APROPIACIÓN DE TECNOLOGÍA POR PRODUCTORES DE MAÍZ EN EL ESTADO DE TLAXCALA, MÉXICO * APPROPRIATION OF TECHNOLOGY BY MAIZE GROWERS IN THE STATE OF TLAXCALA, MEXICO

Agricultura Técnica en México Vol. 33 Núm. 2 Mayo-Agosto 2007 p. 115-123

ACONDICIONAMIENTO OSMÓTICO DE SEMILLAS DE TOMATE DE CÁSCARA* OSMOTIC CONDITIONING OF HUSK TOMATO SEEDS José Marín Sánchez1§, José Apolinar Mejía Contreras1, Adrian Hernández Livera1, Aureliano Peña Lomelí2 y Aquiles Carballo Carballo1 ¹Producción de Semillas, Recursos Genéticos y Productividad, Colegio de Postgraduados. Km. 35.5, carretera México-Texcoco. 56230 Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. 2Departamento de Fitotecnia, Universidad Autónoma Chapingo. §Autor para correspondencia: [email protected]

RESUMEN

ABSTRACT

Con el objetivo de evaluar el efecto del acondicionamiento osmótico sobre la calidad fisiológica de semillas de tomate de cáscara, se realizó un experimento en el Laboratorio de Análisis de Semillas del Colegio de Postgraduados en Montecillo, Estado de México, México, en el período septiembre de 2004 a mayo de 2005. La semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora fue osmoacondicionada con KNO3, KCl y polietilen glicol-8000 a -5, -10, -15 y -20 atm durante 48, 72 y 96 h y posteriormente se almacenó durante 0, 7, 90 y 180 días. Los parámetros evaluados fueron: porciento de germinación, plántulas anormales, semillas latentes y semillas muertas, tiempo para alcanzar 50% de germinación y peso seco de plántula. El efecto del acondicionamiento osmótico sobre las variables de germinación varió en función del agente osmótico y su potencial, y la duración del tratamiento. El almacenamiento favoreció el porciento de germinación y redujo el de semillas latentes. El acondicionamiento osmótico con KCl a -15 atm durante 48 h o con KNO3 a -20 atm durante 48 h, mejoraron la calidad fisiológica de la semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora, efecto que persistió hasta por 180 días después del tratamiento.

The objective of this study was to evaluate the effect of osmopriming on the physiological quality of husk tomato seeds. The experiment was carried out at the Seed Analysis Laboratory of the Colegio de Postgraduados at Montecillo, State of Mexico, Mexico, during September 2004 to May 2005. Husk tomato seeds of cv. Rendidora were osmoprimed with KNO3, polyethylene glycol 8000 and KCl as osmotic agents, at -5, -10, -15 and -20 atm during 48, 72 and 96 h. After primed, the seeds were stored during 0, 7, 90 and 180 days in order to evaluate the persistence of the osmopriming treatments. Seed physiological quality was evaluated by determining the percentage of germination, abnormal seedlings, latent seeds, death seeds, time to reach 50% germination and seedling dry weight. The osmopriming effects depended on the osmotic agent, the osmotic pressure and the duration of the treatment. Seed storage after osmopriming increased germination and reduced the percentage of latent seeds. Osmopriming with KCl at -15 atm during 48 h or with KNO3 at -20 atm during 48 h improved the physiological quality of husk tomato seeds cv. Rendidora, improvement that persisted up to 180 days after treatment.

Palabras clave: Physalis ixocarpa Brot., germinación, osmoacondicionamiento, vigorización.

Key words: Physalis ixocarpa Brot., germination, invigoration, osmopriming.

* Recibido: Agosto de 2005 Aceptado: Abril de 2007

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José Marín Sánchez et al.

INTRODUCCIÓN

MATERIALES Y MÉTODOS

La prolongada latencia de la semilla de tomate de cáscara (Physalis ixocarpa Brot.) se debe a la presencia de un embrión inmaduro que requiere de un período corto de almacenamiento para completar su desarrollo y germinar adecuadamente (Orduña 1989). La calidad de la semilla se compone de varios elementos uno de ellos es la calidad fisiológica que se evalúa mediante pruebas de germinación y viabilidad.

El experimento se condujo en el Laboratorio de Análisis de Semillas del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. Se inició en septiembre de 2004 y se concluyó en Mayo de 2005. Se utilizaron semillas de tomate de cáscara cv. Rendidora previamente almacenadas durante un año a 10 °C, envases de cristal de 100 ml para el acondicionamiento osmótico, dos bombas de aire pequeñas, termómetro, papel filtro y cajas de petri, cámara de germinación iluminada, refrigerador, estufa de secado y balanza digital; nitrato de potasio KNO3, cloruro de potasio KCl y polietilen glicol 8000, (PEG-8000); agua destilada para la preparación de las soluciones y las pruebas de germinación, tetrazolio para pruebas de viabilidad y fungicida “Captan 500” (i.a. captan) a dosis de 5 gL-1 de agua.

El acondicionamiento osmótico se ha reportado como un método eficaz para mejorar la calidad fisiológica de la semilla a través de la uniformidad y porciento de germinación. El método consiste en la inmersión de la semilla en una solución de concentración determinada por un período dado; hidratada la semilla, se activa su metabolismo en forma controlada, de tal manera que la germinación no ocurre (Bradford et al., 1990). El grado de hidratación de la semilla se controla por medio del equilibrio osmótico que se presenta entre el potencial hídrico de la solución y el interior de la semilla (Akers y Kevin, 1986), en esta condición, las semillas se mantiene en un estado germinativo avanzado durante el período de osmoacondicionamiento. Como resultado, las semillas con germinación “lenta” tienden a alcanzar a las “rápidas”, por lo que cuando las semillas osmoacondicionadas se siembran en campo germinan con mayor rapidez y uniformidad que las no tratadas. Este efecto es más evidente cuando se presentan condiciones adversas como pueden ser las ambientales o las de contenido de humedad en el suelo (Bradford, 1986).

El experimento se realizó con un arreglo factorial en un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones, los factores de variación fueron: tres agentes osmóticos KNO3, PEG-8000 y KCl, cuatro potenciales osmóticos -5, -10, -15 y -20 atm y tres períodos de acondicionamiento osmótico 48, 72 y 96 h. Como testigos se incluyeron, agua destilada como agente osmótico, 0 atm y 0 h de período de acondicionamiento. Las soluciones con PEG-8000 se prepararon de acuerdo con la ecuación propuesta por Michel (1983): [PEG]= [4 – (5.16 Ψ T – 560 Ψ + 16) / (2)] / [2.58 T – 280] donde: T= Temperatura de preparación de la solución en ºC

En un estudio similar al presente, Tetepa (1997) acondicionó semillas de tomate de cáscara con polietilen glicol 200 a cinco potenciales osmóticos: 0, -5, -10, -15 y -20 atm durante cinco períodos de tratamiento: 0, 8, 16, 24 y 32 h. En los de 0 y -5 atm y 24 y 32 h observó 81% de germinación, lo que superó significativamente al testigo. No obstante estos resultados, se desconoce si los efectos benéficos del acondicionamiento osmótico persisten después de almacenar la semilla de tomate de cáscara a mediano plazo. En este contexto, el presente estudio se estableció con el siguiente objetivo: conocer el efecto y la persistencia del acondicionamiento osmótico con tres agentes osmóticos en tres concentraciones durante cuatro períodos de tratamiento y cinco de almacenamiento posterior, sobre la calidad fisiológica de semillas de tomate de cáscara.

Ψ= Potencial osmótico requerido en bares [PEG]= Kilogramos de PEG por litro de agua destilada. Las soluciones de KNO3 y KCl se prepararon de acuerdo con la ecuación propuesta por Wiggans y Gardner (1959): G= (PVm) / (RT) donde: G= Gramos de soluto a utilizar P= Presión osmótica deseada (atm)

Acondicionamiento osmótico de semillas de tomate de cáscara

V= Volumen en litros m= Peso molecular del soluto

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evaluados. Según Akers y Kevin (1986), esto se debe a que la presión osmótica de la solución y semilla llegan a un equilibrio, con lo que se interrumpe el flujo de agua hacia el interior de la semilla y la germinación no llega a ocurrir.

R= Constante igual a 0.0825 atm 1 mol-1 °K-1 Efecto de los agentes osmóticos T= Temperatura a la que se prepara la solución (°K). Las soluciones se vaciaron en los envases de vidrio donde fueron sumergidas las semillas durante la duración de los tratamientos. Se utilizó un sistema de oxigenación con dos bombas de aire, manguera de 8 mm de diámetro y micro tubos como lo sugieren Welbaum et al. (1998). Después del acondicionamiento osmótico se evaluó el porciento de semillas germinadas, mismas que se lavaron con agua corriente para eliminar los residuos de los agentes utilizados durante el tratamiento; enseguida, se les asperjó el fungicida como preventivo de enfermedades, secándolas a 18 °C y se almacenaron a 10 °C por cuatro períodos, 0, 7, 90 y 180 días. Después del período de almacenamiento se realizaron pruebas de germinación. Se tomaron 100 semillas de cada tratamiento, formando cuatro submuestras de 25 semillas cada una, se colocaron en cajas petri con papel filtro húmedo. Se introdujeron en la cámara de germinación a 22 °C. Durante la prueba se realizaron dos conteos para evaluar el porciento de germinación, el primero al día 7 y el segundo al día 28 (ISTA, 2004). Las variables evaluadas fueron: porcentaje de germinación, plántulas anormales, semillas latentes, semillas muertas, tiempo (en h) para alcanzar 50% de germinación (G50) y peso seco de plántulas. Se realizó la prueba de viabilidad con tetrazolio al 0.1% (ISTA, 2004) a las semillas que permanecieron sin emitir la radícula para verificar que estaban vivas y considerarlas como latentes. Con los datos obtenidos se realizó un análisis de varianza, contrastes ortogonales entre los tratamientos y el testigo y en aquellas que mostraron diferencia significativa se realizó la prueba de Tukey (∝ = 0.05) con el uso del paquete estadístico SAS (SAS Institute, 1999). En lo que se refiere a las interacciones, sólo se consideraron las relevantes de acuerdo con los objetivos planteados.

Para este factor se observaron diferencias significativas en las variables: porcentaje de germinación, porcentaje de plántulas anormales, porcentaje de semillas muertas, tiempo para alcanzar 50% de germinación y peso seco de plántula (Cuadro 1). En general, los tres agentes osmóticos utilizados superaron al testigo en el porcentaje de germinación: mostraron un menor número de plántulas anormales y semillas latentes y mayor peso seco de plántulas. Las semillas osmoacondicionadas con KNO3 mejoraron en 22% la tasa de germinación, redujeron en 10% el número de plántulas anormales, en 12% las semillas latentes y en 52 h el tiempo para alcanzar 50% de germinación con respecto al testigo; sin embargo, con este agente se observó el valor más bajo de peso seco de plántula respecto a KCl y PEG-8000, aunque superó al testigo (Cuadro 2). Potenciales osmóticos Se observaron diferencias significativas en todas las variables evaluadas correspondientes a este factor (Cuadro 1). En general, todos los potenciales osmóticos utilizados mostraron mayor porcentaje de germinación, menor porciento de plántulas anormales y semillas latentes, mayor rapidez en la germinación y mayor peso seco de plántula que el testigo (Cuadro 3). De los potenciales osmóticos utilizados, el de -15 atm, obtuvo el mayor porcentaje de germinación, los menores porcientos de semillas muertas, latentes y plántulas anormales, además de lograr 50% de germinación en el período más corto. Este resultado difiere de los de Tetepa (1997) quien obtuvo resultados positivos con potenciales más altos (0 y -5 atm); sin embargo, coincide con los de Parera y Cantliffe (1994), quienes determinaron que acondicionar osmóticamente a potenciales bajos permite obtener una germinación más rápida.

Período de acondicionamiento osmótico RESULTADOS Y DISCUSIÓN No se observaron semillas germinadas durante los períodos de acondicionamiento osmótico en los tratamientos

En las siguientes variables: porciento de plántulas anormales, G50 y peso seco de plántula se observaron diferencias significativas (Cuadro 1). Todos los períodos de

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José Marín Sánchez et al.

Cuadro 1. Cuadrados medios de las variables de germinación en cuatro factores de estudio: agente osmótico, potencial osmótico, período de osmoacondicionamiento y período de almacenamiento y sus interacciones en semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora. Fuente de variación Testigo A B C D AxB AxD AxC BxD BxC CxD AxBxD AxBxC AxCxD BxCxD AxBxCxD Error C.V. R²

G.L.

4 2 3 2 3 6 6 4 9 6 6 18 12 12 18 36 444

Germinación (%) 1305.8 2660.8** 554.74** 75.02 719.11** 343.13** 78.84** 370.16** 41.15 146.81 67.68* 49.59 97.01** 27.63 29.78 25.00 30.12 6.51 0.64

Plántulas anormales (%)

Semillas latentes (%)

313.27 751.00** 333.11** 27.08* 20.88 147.00** 9.11 24.33* 9.20 82.75** 1.08 3.13 116.38** 2.05 3.81 1.54 8.39 65.97 0.65

2067.89 15.25 24.77* 3.58 25.81** 29.91** 12.06 42.45** 1.49 8.07 2.28 15.52** 20.29** 4.82 3.22 2.71 6.40 111.81 0.58

Semillas muertas (%)

G50 (h)

12.67 682.77** 117.35** 60.39 151.65** 105.95** 154.80** 157.60** 45.02* 138.13** 98.76** 38.28* 41.73* 15.58 18.43 27.08 21.35 50.57 0.48

3322.97 267361.0** 11826.40** 60871.58** 1039976.1** 18735.71** 28218.49** 75947.16** 4039.42** 27497.76** 4700.10** 8275.09** 10312.90** 16051.07** 10685.15** 3377.60** 138.62 5.19 0.98

Peso seco de plántulas (mg) 0.0333 0.6723** 0.3052** 0.1349** 1.4472** 0.1615** 0.1330** 0.3509** 0.1355** 0.0750** 0.0401** 0.1235** 0.1386** 0.0327** 0.0364** 0.0585** 0.0002 1.76 0.99

*Significativo al 0.05%; **Altamente significativo al 0.01%; G.L.= Grados de libertad; G50= Tiempo para alcanzar el 50% de germinación; A= Agente osmótico; B= Potencial osmótico; C= Período de osmoacondicionamiento; D= Período de almacenamiento.

Cuadro 2. Efecto de agentes de osmóticos en variables de germinación en semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora. Agente osmótico KNO3 PEG-8000 KCl Testigo Media

Germinación (%) 88.56 a 84.39 b 81.13 c 66.50 d 84.20

Plántulas anormales (%) 2.45 a 3.70 a 6.33 b 12.50 c 4.39

Semillas latentes (%) 1.97 1.66 2.22 13.25 2.26

Semillas muertas (%) 7.00 a 10.22 b 10.30 b 7.75 a 9.13

G50 (h) 196.43 a 267.95 d 213.72 b 252.75 c 226.76

Peso seco de plántula (mg) 0.8742 c 0.9902 a 0.9120 b 0.8333 d 0.9230

G50= Tiempo para alcanzar 50% de germinación. Medias con la misma letra en sentido vertical son iguales (Tukey, 0.05).

acondicionamiento osmótico superaron al testigo en todas las variables de germinación evaluadas (Cuadro 4). En el período de 48 h de tratamiento se observaron los mejores resultados en coincidencia con los de Möller y Smith (1998), quienes reportaron que el período de acondicionamiento osmótico debe ser corto; con períodos prolongados existe el riesgo de que los iones de los agentes

osmóticos penetren la semilla y dañen el embrión. Estos resultados concuerdan con los de Tetepa (1997), quien al acondicionar osmóticamente semillas de tomate de cáscara obtuvo la mejor calidad fisiológica con 32 h de tratamiento. Por su parte Haigh y Barlow (1986) observaron que al prolongar el período de acondicionamiento osmótico se redujo el porcentaje de germinación con relación al testigo.

Acondicionamiento osmótico de semillas de tomate de cáscara

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Cuadro 3. Efecto de potenciales osmóticos en variables de germinación en semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora. Potencial Osmótico (atm) -5 -10 -15 -20 Testigo Media DSH 0.05

Germinación (%)

83.19 b 83.50 b 87.50 a 84.59 b 66.50 c 84.20 2.85

Plántulas anormales (%) 5.75 b 5.05 b 2.38 a 3.47 a 12.50 c 4.39 1.50

Semillas latentes (%) 2.55 a 1.91 a 1.72 a 1.63 a 13.25 b 2.26 1.31

Semillas muertas (%) 8.50 ab 9.52 ab 8.38 ab 10.29 b 7.75 a 9.13 2.40

G50 (h)

Peso seco de plántula (mg)

219.02 a 230.47 b 218.00 a 236.66 c 252.75 d 226.76 6.12

0.9898 a 0.8921 c 0.9278 b 0.8922 c 0.8333 d 0.9230 0.0085

G50= Tiempo para alcanzar 50% de germinación. Medias con la misma letra en sentido vertical son iguales (Tukey, 0.05).

Cuadro 4. Efecto del período de acondicionamiento en variables de germinación en semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora. Tiempo de acondicionamiento osmótico

Germinación (%)

Plántulas anormales (%)

Semillas latentes (%)

Semillas muertas (%)

G50

Peso seco de plántula (mg)

85.27 a 84.79 a 84.03 a 66.50 b 84.20

3.85 a 4.58 a 4.06 a 12.50 b 4.39 1.47

1.97 a 1.81 a 2.08 a 13.25 b 2.26

8.89 a 8.81 a 9.82 a 7.75 a 9.13

220.58 b 245.93 c 211.60 a 252.75 d 226.76 6.00

0.9546 a 0.9028 c 0.9190 b 0.8333 d 0.9230 0.0083

48 h 72 h 96 h Testigo Media DSH 0.05

G50= Tiempo para alcanzar 50% de germinación. Medias con la misma letra en sentido vertical son iguales (Tukey, 0.05).

Períodos de almacenamiento El acondicionamiento osmótico de las semillas es una práctica comercial exitosa que mejora el proceso de germinación (Bruggink et al., 1999); sin embargo, reduce el período de almacenamiento, lo que representa una limitante de esta tecnología. Lo anterior es el resultado de interacciones complejas entre factores físicos y bioquímicos que desestabilizan las proteínas (Wolkers et al., 1999). Además, con el osmoacondicionamiento se incrementa la susceptibilidad del ADN a sufrir daños durante el almacenamiento debido a que se modifica la cantidad de proteínas que codifica (Boubriak et al., 2000 y Chiatante y Onelli, 1993). Gurusinghe y Bradford (2001) coincidieron con lo señalado anteriormente e indicaron que la semilla de varias especies osmoacondicionadas durante períodos cortos reducen el tiempo de almacenamiento. Sin embargo, en esta investigación ocurrió lo contrario,

ya que la calidad fisiológica de la semilla de tomate de cáscara mejoró a medida que se prolongó el período de almacenamiento. Los períodos de almacenamiento de 90 y 180 días mostraron el más alto porciento de germinación y el menor porciento de semillas latentes en comparación con el testigo (Cuadro 5). Estos resultados difieren con los de Atherton y Faroque (1983), quienes observaron que los efectos benéficos del acondicionamiento osmótico pueden perderse durante el almacenamiento. Interacciones Agente osmótico x potencial osmótico. En esta interacción se observó que tanto el agente como el potencial osmótico interactúaron sobre las variables de germinación evaluadas, lo cual coincide con lo señalado por Cantliffe (1981).

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Cuadro 5. Efecto del período de almacenamiento en variables de germinación en semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora. Almacenamiento

0 d 7 d 90 d 180 d Media DSH 0.05

Germinación (%)

Plántulas anormales (%)

Semillas latentes (%)

Semillas muertas (%)

G50

Peso seco de plántula (mg)

82.16 b 82.45 b 85.87 a 86.32 a 84.20 1.64

4.78 a 4.02 a 4.08 a 4.67 a 4.39

3.45 b 3.29 b 1.13 a 1.16 a 2.26 0.7580

9.59 b 10.21b 8.90 a b 7.83 a 9.13 1.38

297.86 c 298.89 c 163.94 b 146.35 a 226.76 3.52

0.8531 c 0.8514 c 0.9283 b 1.0591 a 0.9230 0.0049

G50= Tiempo para alcanzar 50% de germinación. Medias con la misma letra en sentido vertical son iguales (Tukey, 0.05).

Los mayores porcentajes de germinación 87.4 y 90.5 y los menores porcentajes de semillas muertas 7.6 y 7.4, se obtuvieron con KNO3 a -15 y -20 atm, respectivamente, en comparación con PEG-8000 que obtuvo el menor y mayor valor para esas variables, respectivamente (Cuadro 6). Estos resultados difieren con los de Parera y Cantliffe (1994) quienes mencionaron que el polietilen glicol tiene ventajas sobre las sales inorgánicas por ser una substancia inerte sin efectos tóxicos en el embrión, debido a que el tamaño de la molécula del PEG-8000 no le permite entrar en la semilla. Respecto al peso seco de plántula, el valor mayor de 1.14 mg y estadísticamente superior a los demás se obtuvo con PEG-8000 a -5 atm, lo cual coincide con los resultados de Tetepa (1997), quién observó incrementos en el peso seco de plántulas de tomate de cáscara después de tratar las semillas en una solución de PEG-200 a -5 atm. Agente osmótico x período de almacenamiento. Se observó significancia para los porcientos de germinación y semillas muertas, G50 y peso seco de plántula (Cuadro 1). El osmoacondicionamiento de semilla con KNO3 y su posterior almacenamiento durante 90 y 180 días, mostraron el mayor porcentaje de germinación, el menor porciento de plántulas anormales, semillas latentes y muertas en comparación con el resto de las combinaciones (Cuadro 6). Agente osmótico x período de acondicionamiento. En esta interacción se observó significancia para todas las variables evaluadas (Cuadro 1). El mayor porciento de germinación se observó en el tratamiento con KNO 3 durante 96 y 72 h (Cuadro 6).

Período de almacenamiento x período de acondicionamiento. Se observó significancia para las variables porciento de germinación, semillas muertas, tiempo en alcanzar 50% de germinación y peso seco de plántula (Cuadro 1). El mayor porcentaje de germinación se obtuvo con los períodos de almacenamiento de 90 y 180 días para los tres de acondicionamiento evaluados. En general, en la semilla osmoacondicionada durante 48 h y almacenada durante 180 días se observaron los mejores resultados en las variables evaluadas (Cuadro 6). Agente osmótico x potencial osmótico x período de acondicionamiento x período de almacenamiento. Esta interacción permitió detectar con precisión el efecto conjunto de los tratamientos sobre las variables estudiadas. De manera general, la semilla osmoacondicionada con KCl a -15 atm durante 48 h y con 90 y 180 días de almacenamiento; así como, con KNO3 a -20 atm durante 72 y 180 días de almacenamiento, superaron al testigo en todas las variables estudiadas (Cuadro 7) y en 17% a los resultados obtenidos por Tetepa (1997), quien después de acondicionar osmóticamente semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora con PEG-200 obtuvo como máximo 81% de germinación. En general, se observó mayor calidad fisiológica en semillas acondicionadas que en el testigo. De acuerdo con Szafirowska et al. (1981), el osmoacondicionamiento mejora la movilidad de las reservas de la semillas hacia el embrión, lo cual influye en la uniformidad y velocidad de germinación. McDonald (2000), mencionó que el acondicionamiento osmótico ha sido exitoso en especies de semilla pequeña como zanahoria, pimienta, apio,

Acondicionamiento osmótico de semillas de tomate de cáscara

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Cuadro 6. Efecto de las interacciones: Agente osmótico x potencial osmótico, agente osmótico x período de almacenamiento, agente osmótico x período de acondicionamiento, potencial osmótico x período de almacenamiento y período de almacenamiento x período de acondicionamiento, sobre las variables de germinación en semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora.

Interacción

Agente de acondicionamiento x potencial osmótico 1. KNO3 (-20 atm) 2. KNO3 (-15 atm) 3. PEG (-5 atm) Media DSH 0.05 Agente de acondicionamiento x período de almacenamiento 1. KNO3 (90 d) 2. KNO3 (180 d) Media DSH 0.05 Agente de acondicionamiento x tiempo de acondicionamiento 1. KNO3 (96 h) 2. KNO3 (72 h) 3. KCl (96 h) Media DSH 0.05 Período de almacenamiento x tiempo de acondicionamiento 1. 7 d (48 h) 2. 90 d (48 h) 3. 90 d (72 h) 4. 90 d (96 h) 5. 180 d (48 h) 6. 180 d (72 h) 7. 180 d (96 h) Media DSH 0.05

Germinación Plántulas (%) anormales (%)

Semillas latentes (%)

Semillas muertas (%)

90.58 a 87.41 a 83.66 b 84.69 4.28

0.00 a 2.66 a 4.91 a 4.01 2.20

2.00 a 2.25 a 1.83 a 1.95 1.89

7.41 a 7.66 a 9.58 b 9.17 3.57

223.25 a 216.65 a 278.67 a 226.04 61.17

0.8899b 0.8797b 1.1419a 0.9255 0.1124

91.91 a 91.50 a 84.69 4.38

2.41 a 2.83 a 4.01

1.25 a 1.08 a 1.95

4.41 a 4.58 a 9.17 3.53

142.25 a 143.00 a 226.04 36.15

0.8078a 1.0177a 0.9255 0.1002

90.50 a 88.37 a 80.40 b 84.69 3.66

2.31 a 2.93 a 5.68 b 4.01 2.04

1.50 b 1.56 b 2.25 b 1.95 1.56

5.68 a 7.12 b 11.65 b 9.17 2.95

155.63 a 202.50 a 198.94 a 226.04 49.07

0.9440a 0.8550a 0.8832b 0.9255 0.0927

82.33 b 88.41 a 86.00 a 84.54 a 87.91 a 86.00 a 86.83 a 84.69 4.83

3.33 a 3.58 a 4.41 a 3.75 a 4.16 a 4.50 a 4.25 a 4.01

2.91 a 1.16 a 0.58 a 0.83 a 1.00 a 0.75 a 0.91 a 1.95

11.41 b 6.83 a 9.00 b 10.87 b 6.91 a 8.75 b 8.00 b 9.17 3.70

298.50 b 149.50 a 187.50 a 147.50 a 137.50 a 151.00 a 143.25 a 226.04 41.80

0.8726b 0.9782b 0.8659b 0.9490b 1.0957a 1.0737a 1.0265a 0.9255 0.1065

G50

Peso seco de plántula (mg)

G50= Tiempo para alcanzar 50% de germinación. Medias con la misma letra en sentido vertical son iguales (Tukey, 0.05).

tomate, cebolla y lechuga; sin embargo, en especies de semilla grande como soya y maíz no ha sido significativo. También señala que existe evidencia suficiente para afirmar que el osmoacondicionamiento facilita la reparación de daños asociados a perturbaciones en las membranas, oxidación, disfunción mitocondrial, e inactivación enzimática; lo cual ocurrió en esta investigación ya que se observó un menor número de plántulas anormales con el

osmoacondicionamiento que en el testigo. Por su parte, Khan et al., (1978) refieren que en semillas osmoacondicionadas se reduce el tiempo de imbibición requerido para iniciar la diferenciación celular y crecimiento, lo que favorece la velocidad de germinación. En esta investigación al osmoacondicionar con KCl se obtuvo mayor uniformidad y rapidez en la germinación (G50), en comparación con el testigo.

122 Agric. Téc. Méx. Vol. 33 Núm. 2 Mayo - Agosto 2007

José Marín Sánchez et al.

Cuadro 7. Efecto promedio de la interacción A x B x C x D, sobre las variables evaluadas en la prueba de germinación en tomate de cáscara cv. Rendidora. Germinación (%) A KNO3 PEG KCl KNO3 KCl KCl Testigo Media DSH 0.05

B

C

D

-20 -5 -15 -20 -15 -20 0

72 72 48 72 48 48 0

90 90 90 180 180 180 0

97.00 a 88.00 a 98.00 a 97.00 a 97.00 a 82.00 a 66.00 b 84.69

Plántulas Semillas anormales latentes (%) (%) 0.00a 3.00a 0.00a 0.00a 0.00a 8.00a 10.00b 4.01

0.00a 1.00a 0.00a 0.00a 0.00a 0.00a 16.00b 1.95

Semillas muertas (%)

G50

Peso seco de plántula (mg)

3.00a 8.00a 2.00a 3.00a 3.00a 10.00a 8.00a 9.17

213.00 a 288.00 b 144.00 a 141.00 a 129.00 a 129.00 a 261.00 b 226.04 37.62

0.7247b 1.5653 a 1.1842b 1.1330b 0.9260b 1.0663b 0.8447b 0.9255 0.0503

A= Agente osmótico; B= Potencial osmótico; C= Período de acondicionamiento; D= Período de almacenamiento; G50= Tiempo en alcanzar el 50% de germinación. Medias con la misma letra en sentido vertical son iguales Tukey, 0.05).

CONCLUSIONES El efecto del acondicionamiento osmótico sobre las variables de germinación estudiadas varió en función del agente osmótico, potencial osmótico y duración del tratamiento. La semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora no germinó durante los períodos de acondicionamiento con los agentes osmóticos y potenciales utilizados. El almacenamiento de la semilla de 90 a 180 días después del acondicionamiento osmótico favoreció el porcentaje de germinación y redujo el porciento de semillas latentes de tomate de cáscara cv. Rendidora. El acondicionamiento osmótico con KCl a -15 atm durante 48 h o con KNO3 a -20 atm durante 48 h mejoró la calidad fisiológica de la semilla de tomate de cáscara cv. Rendidora, efecto que persistió hasta por 180 días.

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Agricultura Técnica en México Vol. 33 Núm. 2 Mayo-Agosto 2007 p. 125-133

CALIDAD FISIOLÓGICA Y DAÑO FÍSICO EN SEMILLA DE MAÍZ SOMETIDA A IMPACTO*

PHYSIOLOGICAL QUALITY AND PHYSICAL DAMAGE OF MAIZE SEEDS SUBJECTED TO IMPACT Arturo Mancera Rico1§, Gabino García de los Santos1, Aquiles Carballo Carballo1, Carlos Alberto Villaseñor Perea2, Ángel Martínez Garza3 y Victoria Estrada Trejo1 Producción de Semillas, Recursos Genéticos y Productividad, Colegio de Postgraduados. Km. 35.5 carretera México-Texcoco. 56230 Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. 2Departamento de Ingeniería Mecánica Agrícola, Universidad Autónoma Chapingo. 3Estadística, Instituto de Socioeconomía e Informática, Colegio de Postgraduados. §Autor para correspondencia: [email protected] 1

RESUMEN El daño por impacto a la semilla de maíz es causa de baja calidad física, fisiológica y sanitaria. En este estudio, realizado en el Laboratorio de Análisis de Semillas del Colegio de Postgraduados, Montecillo, Estado de México, México en 2005, se evaluó el daño causado por impacto y envejecimiento acelerado sobre la calidad física y fisiológica de semillas de maíz. Se tomaron muestras de semilla de la porción apical, media y basal de mazorca del híbrido HS-2 con 10 y 23% de contenido de humedad. Éstas se colocaron en una plataforma con el embrión hacia arriba y fueron impactadas con una pieza cilíndrica de hierro de 243 g por caída libre de la misma, equivalente a 0.000, 0.141, 0.188 y 0.235 J. Parte de las semillas impactadas se sometieron a envejecimiento acelerado y se determinó la calidad física y fisiológica. La mayor calidad se observó en las semillas con 23% de humedad de las porciones central y basal de mazorca. Las semillas impactadas con 10 y 23% de humedad mostraron 34 y 25% sin daño visible, 80 y 69% de germinación estándar, 74 y 40% de germinación después del envejecimiento acelerado y 23 y 53 μScm-1 de conductividad eléctrica (pérdida de electrolitos por gramo de semilla), respectivamente. Para las semillas ubicadas en las porciones apical, media y basal, los porcentajes de semillas sin daño visible fueron de 25, 31 y 31%; el porciento de germinación estándar fue de 62, 82 y 81, la tasa de germinación posterior al envejecimiento acelerado * Recibido: Septiembre de 2005 Aceptado: Mayo de 2007

fue de 30, 74 y 80%, y la conductividad eléctrica fue de 54, 25 y 23 μScm-1. Los porcentajes de semillas dañadas y la disminución en la calidad fisiológica observados fueron relativamente proporcionales a la energía de impacto aplicada, a excepción de la tasa de germinación. Palabras clave: Zea mays L., contenido de humedad en la semilla, estrato de la mazorca.

ABSTRACT Damage caused by physic impacts diminishes the physical and physiological quality of corn seeds. The object of this study was to evaluate the damage caused by an impact and an accelerated ageing test on the physical and physiological quality of corn seeds. The experiment was performed in the Seed Analysis Laboratory at the Colegio de Postgraduados, Montecillo, State of Mexico, Mexico in 2005. Seed samples from the apical, middle and basal portion of the cob were collected with 10 and 23% of moisture content. The seeds were placed on a table with the embryo upward and impacted by the free falling of an iron 243 g cylinder equivalent to 0.000, 0.141, 0.188 and 0.235 J; subsequently, half of the seeds were subjected to an accelerated ageing test. The highest physical and physiological quality was observed in

126 Agric. Téc. Méx. Vol. 33 Núm. 2 Mayo - Agosto 2007

seeds with 23% of moisture content and from the middle and basal positions of the cob. In seeds impacted at 23 and 10% of moisture content, the percentages observed without visible damage were 34 and 25, standard germination percentages 80 and 69, germination after accelerated ageing test was 74 and 40% and the electrolyte loss (electrical conductivity per gram of seed) were 23 and 53 μScm-1, respectively. In seeds from the apical, middle and basal portion, the percentages of seeds without visible damage were 25, 31 and 31%, standard germination 62, 82 and 81%, germination after accelerated ageing test 30, 74 and 80% and electrolyte loss 54, 25 and 23 μScm-1, respectively. The percentages of seed damaged and the reduction of physiological quality were proportional to the impact applied, except for germination rate. Key words: Zea mays L., cob seed strata, seed moisture content.

Arturo Mancera Rico et al.

que conforme se incrementó el contenido de humedad durante la cosecha de trigo, se redujo el daño físico visible pero también el porcentaje de germinación, lo cual podría indicar que el daño fisiológico fue superior al daño mecánico observado. George et al. (2003) mencionaron que aunque el daño mecánico fue más intenso en las semillas de maíz de mayor tamaño, el porcentaje de germinación de éstas fue mayor. En contraste, Moes y Vyn (1988) reportaron que la semilla de maíz redonda y pequeña fue de menor resistencia al daño mecánico; por su parte, Peterson et al. (1995) reportaron que la semilla del estrato basal de mazorca es la de menor resistencia al daño ocasionado por impacto en caída libre. Con base en estos antecedentes, el objetivo de este estudio fue cuantificar el daño causado por impacto y envejecimiento acelerado sobre la calidad física y fisiológica de semilla de maíz.

MATERIALES Y MÉTODOS INTRODUCCIÓN Material genético y producción en campo La resistencia al daño mecánico es una característica de la semilla que debe tomarse en cuenta en el proceso de producción, siembra en campo, beneficio y almacenaje (Desai et al., 1997; Basu, 1994). Usualmente la maquinaria utilizada se ajusta a un régimen de operación para que la semilla sufra el menor daño posible. Por su parte, los fabricantes de equipo lo diseñan con el propósito de que opere de manera eficiente en el consumo de energía y eficaz en lo que respecta a la calidad e integridad física de las semillas (Mohsenin, 1986). El daño por impacto causa bajo vigor, disminuye la calidad física y sanitaria y reduce la vida de almacén de la semilla (Desai et al., 1997). Se ha reportado que el daño causado por el impacto, depende de varios factores: contenido de humedad, grado de madurez y tamaño y forma de semilla; sin embargo, la influencia de dichos factores sobre la magnitud del daño ha sido parcialmente estudiada. Mesquita y Hanna (1993) señalaron que el daño mecánico se incrementó al disminuir el contenido de humedad en semilla de soya. Bilanski y Lal (1965) observaron que la energía necesaria para fracturar semillas de maíz, trigo y soya se incrementó proporcionalmente al contenido de humedad, en correlación lineal en ciertos casos y no lineal en otros. Al respecto, Mohsenin (1986) y Multon (1981) mencionaron que un incremento en el contenido de agua ligada a la matriz de proteína, almidón y pentosas, ocasiona que las semillas sean menos resistentes a la deformación y más resistentes al quebrado. Sin embargo, King y Riddolls (1960) reportaron

Se utilizó el híbrido trilineal HS-2 [(CL11 x CL12) x CL7], proporcionado por el Programa de Semillas del Colegio de Postgraduados. El HS-2 es de grano blanco semidentado, adaptado a condiciones agroecológicas de los Valles Altos de México. La siembra de los progenitores se realizó en el ciclo primavera-verano de 2004 en el campo experimental del Colegio de Postgraduados, Montecillo, Estado de México, México. Se sembraron 5000 m2 en surcos a 50 y 80 cm entre plantas. La siembra del macho se realizó el 27 de abril y la de la hembra el día 7 de mayo. Al momento de la siembra se fertilizó con la fórmula 120-60-00. Después de 25 días de antesis se cosecharon muestras de cinco mazorcas al azar a intervalos de 8 días para determinar la madurez de semilla mediante la presencia de capa negra y línea de leche de acuerdo con la metodología descrita por Afuakwa y Crookston (1984). Factores de estudio Contenido de humedad en semilla. La evaluación de resistencia al impacto se realizó a dos contenidos de humedad en la semilla: 23% (después de la madurez fisiológica), y 10% (después del secado artificial). Una vez aplicados los tratamientos de impacto, la semilla con 23% de humedad se secó a 35 °C hasta alcanzar 10%, de acuerdo al método descrito por la ISTA (2004). Posteriormente se almacenaron durante cuatro meses en una cámara a 75% de HR y 20 °C.

Calidad fisiológica y daño físico en semilla de maíz sometida a impacto

Estrato de ubicación en mazorca. Para diferenciar la semilla en función de forma y tamaño, la mazorca se dividió en tres estratos: apical, medio y basal. Los estratos apical y basal, se conformaron por semillas ubicadas en los primeros 4 cm a partir del extremo correspondiente, y el estrato medio por las semillas centrales. Energía de impacto. La semilla se colocó sobre una plataforma con el embrión hacia arriba; el impacto se produjo por medio de la caída libre de un cuerpo cilíndrico de acero de 243 g desde 0 (testigo), 6, 8 y 10 cm de altura, con las que se obtuvieron impactos de 0.000, 0.141, 0.188 y 0.235 J, respectivamente.

127

herméticas de plástico durante 96 h, a 42 °C y 100% de HR. Posteriormente, la semilla se sometió a la prueba de germinación estándar. Pérdida de electrolitos. Con la finalidad de estimar en forma indirecta los daños causados por efecto del impacto, se evaluó la pérdida de electrolitos de semilla. La metodología utilizada fue la descrita por Moreno (1996), a la que se le modificó a 75 mL la cantidad de agua utilizada. Las semillas se colocaron en agua desionizada durante 24 h, posteriormente se retiraron y se midió la conductividad eléctrica de la solución y se expresó en μScm-1; el valor de conductividad eléctrica se expresó por gramo de semilla utilizada.

Variables evaluadas Diseño del experimento y análisis estadístico Prueba de verde rápido. Esta prueba sólo se aplicó a semillas que resultaron completas después del impacto para detectar cualquier daño exterior difícil de percibir a simple vista y se clasificaron en semillas sin tinción y semillas teñidas. Las semillas sin tinción que presentaron grietas internas, es decir, en el endospermo, se clasificaron como semillas agrietadas. Las semillas que presentaron ruptura del pericarpio, y/o pequeñas fracturas del endospermo se clasificaron como cuarteadas. Las semillas quebradas fueron aquellas que presentaron desprendimiento de porciones del endospermo, o completas que presentaron ruptura en el pericarpio y fracturas severas en el endospermo. Las semillas cuarteadas y quebradas no se sometieron a esta prueba. Prueba de germinación estándar. Para evaluar la calidad fisiológica de semilla se aplicó esta prueba con el método “entre papel” propuesto por la International Seed Testing Association (ISTA, 2004), la cual consistió en colocar las semillas sobre toallas de papel, enrollarlas, hidratarlas y mantenerlas en una cámara de germinación a 25 ºC durante 7 días, por último, contar las semillas germinadas que desarrollaron plántulas normales. Tasa de germinación. Durante la prueba de germinación estándar, cada 24 h se cuantificó el número de semillas en las que se observó emisión de raíz; la tasa de germinación se calculó con la fórmula propuesta por Maguire (1962) y se expresó en porciento. Envejecimiento acelerado. Se utilizó el método propuesto por la Association of Official Seed Analysts (1983), que consiste en colocar las semillas dentro de cajas

Para analizar el efecto del contenido de humedad de semilla, el estrato de ubicación en mazorca y la energía de impacto, sobre el daño físico, porciento de germinación y tasa de germinación, se utilizó un diseño factorial completamente al azar con tres factores de estudio y se realizó un análisis de varianza y pruebas de comparación de medias de Tukey a un nivel de probabilidad de error α= 0.05. Se efectuaron tres repeticiones con muestras de 30 semillas. Se realizaron las transformaciones arco seno (%)1/2 para homogeneizar las varianzas, de acuerdo con Infante y Zárate (1990). Para estudiar el efecto del estrato de ubicación de semilla y energía de impacto sobre la germinación y pérdida de electrolitos después del envejecimiento acelerado, se utilizó un diseño factorial completamente al azar con dos factores de estudio y se realizó un análisis de varianza y pruebas de comparación de medias de Tukey. Se utilizó un diseño experimental similar para estudiar el efecto del contenido de humedad en semilla y la energía de impacto sobre germinación y pérdida de electrolitos. Los datos fueron analizados con la versión 9.0 del Statistical Analysis System (SAS Institute, 1999).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Energía de impacto sobre el daño físico El análisis de varianza (Cuadro 1) mostró que la energía de impacto tuvo efectos diferentes en función de contenido de humedad de semilla sobre los porcentajes de semillas quebradas, cuarteadas, teñidas, sin tinción y agrietadas.

128 Agric. Téc. Méx. Vol. 33 Núm. 2 Mayo - Agosto 2007

Arturo Mancera Rico et al.

También se observó diferencia significativa entre los estratos de ubicación de semilla en los porcentajes anteriores, excepto en el porciento de semilla agrietada. Se observaron diferencias significativas por efecto de la energía de impacto en porcentajes de semillas quebradas, cuarteadas, teñidas y sin tinción. Así mismo, se observaron diferencias significativas en los efectos combinados de: contenido de humedad con estrato de ubicación, contenido de humedad con energía de impacto y de estrato de ubicación con energía de impacto (Cuadro 1).

fue 44.6% mayor en semillas con 23% de humedad que con 10%, debido a que las semillas con 23% de humedad tuvieron algún daño en el endospermo (Cuadro 1). Los resultados anteriores sugieren que el contenido de humedad en semilla de maíz al momento de la cosecha es importante para reducir el daño físico. Por lo tanto, podría ser conveniente efectuarla con alto contenido de humedad (tan alto como el que se presenta al momento de madurez fisiológica). Sin embargo, esta aseveración difiere con lo

Cuadro 1. Cuadrados medios de las variables y efectos principales y combinados de contenido de humedad en semilla, estrato de ubicación en mazorca y energía de impacto, sobre la calidad física de semilla de maíz. Montecillo, Estado de México. 2005. Fuente de variación H E I H*E H*I E*I H*E*I Error C. V. Efectos principales H (%) 10 23 DMS 0.05 Estrato Apical Medio Basal DMS 0.05 Impacto (J) Testigo 0.141 0.188 0.235 DMS 0.05

G. L.

1 2 3 2 3 6 6 23

Semillas quebradas (%) 20 691.65 ** 1486.99 ** 12 973.78 ** 406.61 ** 2334.11 ** 207.12 ** 94.72 ** 15.98 10.70

Semillas cuarteadas (%) 2479.18 ** 113.00 ** 1820.56 ** 62.70 NS 652.30 ** 40.56 NS 71.48 ** 19.84 30.81

Semillas teñidas (%)

Semillas sin tinción (%)

8192.18 ** 511.55 ** 3904.74 ** 66.22 NS 929.45 ** 72.310 *5 82.38 ** 1177.19 26.58

2707.75 ** 275.40 ** 29 537.99** 510.62 ** 442.14 ** 41.54 *5 90.10 ** 710.51 13.11

Semillas agrietadasii (%) 28 227.23 ** 88.34 NS 908.86 ** 339.81 ** 431.40 ** 478.93 ** 81.19 *5 1396.66 23.72

65.46 a 18.99 b 1.89

4.17 b 16.44 a 2.11

5.09 b 30.53 a 2.34

25.28 b 34.04 a 1.82

1.85 b 46.48 a 2.55

54.31 a 35.64 b 36.74 b 2.79

7.92 b 10.01 a 12.98 a 3.11

11.53 b 22.90 a 19.00 a 3.45

26.25 b 31.45 a 31.28 a 2.68

20.28 a 25.40 a 26.83 a 3.76

0.00 d 42.41 c 57.92 b 68.59 a 3.54

0.00 c 10.76 b 17.46 a 12.99 b 3.95

0.00 d 36.95 a 19.15 b 15.14 c 4.39

100.00 a 9.89 b 5.48 bc 3.29 c 3.41

32.22 a 32.36 a 17.66 b 14.43 b 4.78

*= Significativo α= 0.05; **= Significativo α= 0.01; NS= No significativo α= 0.05; ii= Evaluado de manera independiente; H= Contenido de humedad en semilla; E= Estrato de ubicación en mazorca; I= Energía de impacto. Medias con misma letra en sentido vertical son iguales (Tukey, 0.05).

El porciento de semilla sin tinción fue significativamente mayor en semillas impactadas con 23% de contenido de humedad en comparación con las de 10%, lo cual indica que el contenido de humedad favorece la resistencia al impacto (Cuadro 1). Sin embargo, el porcentaje de semillas agrietadas

reportado por Vyn y Moes (1988), quienes reportaron que a menor contenido de humedad en grano de maíz se reduce el número de granos fracturados. Otros autores reportaron que el mayor daño mecánico fue por efecto de cosecha prematura (George et al., 2003). En lo que respecta al

Calidad fisiológica y daño físico en semilla de maíz sometida a impacto

proceso de desgranado un mayor contenido de humedad en semilla, podría reducir el daño mecánico. Es importante tomar en cuenta que a mayor contenido de humedad en las estructuras de unión entre semilla y olote, mayor será la energía necesaria para separarlas (Bosoi et al., 1991). Lo anterior propone un procedimiento diferente para desgrane, que iniciaría con el secado de mazorca hasta minimizar la fuerza de unión de semilla con el olote; posteriormente, se podría humectar la semilla al momento de tratarla contra plagas y enfermedades, de tal manera que el desgrane se podría efectuar con menor consumo de energía y bajo riesgo de daño mecánico. Es importante mencionar que esta técnica no ha sido probada y se desconoce su repercusión en costos de producción. El mayor daño por impacto se observó en semilla ubicada en el estrato apical de mazorca (Cuadro 1) en comparación con semilla de los estratos medio y basal en los parámetros de: porciento de semilla quebrada, cuarteada, teñida y sin tinción. No obstante la diferencia en forma y tamaño de semilla entre estratos medio y basal, no se observó diferencia entre ellos (parámetros no analizados). Estos resultados fueron similares a los reportados por Moes y Vyn (1988), en los que semilla redonda y pequeña fue de menor resistencia a fracturarse; en contraste, los resultados reportados por George et al. (2003) señalaron lo contrario. Puesto que en ambos trabajos se utilizaron máquinas desgranadoras, es probable que los resultados contradictorios se debieran a los ajustes en la operación de las mismas. Resultados similares a los observados en este estudio los reportaron Peterson et al. (1995), quienes aplicaron el impacto mediante la caída libre de semillas; observaron que las de mayor resistencia fueron las de estrato medio, seguidas por las de estrato apical y finalmente las de basal; es probable que el daño en semillas de estrato apical en comparación con el basal se debió a su menor peso, lo que resultó en una menor energía de impacto. Por su parte, Bosoi et al. (1991), reportaron que semillas del estrato medio de mazorca maduran primero, por lo que pierden humedad antes que las de basal y el apical. En consecuencia, la energía necesaria para desprender las semillas del estrato medio sería menor que para las del ápice y de la base. Esto sugiere el uso de desgranadoras con tambor trillador cónico con alimentación de mazorca por el extremo de menor diámetro donde se desgranarán semillas de estrato medio y/o las débilmente sujetas al olote y en el extremo de mayor diámetro (con mayor velocidad tangencial) se desgranarían semillas más fuertemente unidas al olote.

129

El porciento de semilla quebrada se incrementó proporcionalmente a la energía de impacto, mientras que el porcentaje de semilla sin tinción fue inversamente proporcional (Cuadro 1). Con la energía de impacto de 0.141 J, el porcentaje de semilla sin tinción fue de 9.8% y el porcentaje de semilla completa fue de 47% (suma de semillas teñidas más semillas sin tinción) en comparación con el testigo que en ambos parámetros fue de 100%. El porcentaje de semilla agrietada observado en el testigo fue 32.2% y el promedio de semillas impactadas fue 21.4%, por lo que el estrés por secado y manejo influyó en este parámetro, particularmente en semillas cosechadas con 23% de humedad (Cuadro 1). En este estudio, el daño físico causado por la menor energía de impacto evaluada (0.141 J) fue superior al reportado por otros investigadores. Peterson et al. (1995) no reportaron fracturas en semillas impactadas 10 veces en caída libre desde 10 m de altura (equivalente a 0.032 J aproximadamente). En otro estudio se reportó fractura de semilla (Moes y Vyn, 1988); sin embargo, los porcentajes no fueron tan altos como los observados en este trabajo, lo que indica la conveniencia de estudiar energías de impacto menores a las utilizadas en esta investigación. Efecto de la energía de impacto en calidad fisiológica El análisis de varianza para las pruebas de germinación estándar (Cuadro 2) indicó que el contenido de humedad en semilla produjo un efecto altamente significativo sobre el porcentaje de germinación (plántulas normales), mientras que para la tasa de germinación no fue significativo. El estrato de ubicación en mazorca tuvo efectos significativos en porcentaje de germinación y en tasa de germinación, lo cual indica que la resistencia de semilla al daño fisiológico producido por impacto difiere con la ubicación en mazorca. La energía de impacto también produjo efectos significativamente diferentes en porcentaje de germinación y en tasa de germinación. Se detectó diferencia significativa para el porciento de germinación en los efectos combinados de contenido de humedad con el estrato de ubicación y del estrato de ubicación con la energía de impacto. Cabe señalar que el tipo de daño más frecuentemente observado fue la fractura o cuarteadura paralela al eje embrionario en las semillas impactadas (datos no mostrados), que coincide con lo reportado por Moreira et al. (1999).

130 Agric. Téc. Méx. Vol. 33 Núm. 2 Mayo - Agosto 2007

Arturo Mancera Rico et al.

Cuadro 2. Cuadrados medios y efectos principales y combinados del contenido de humedad en semilla, estrato de ubicación en mazorca y energía de impacto sobre el porciento de germinación, tasa de germinación, porciento de germinación después de envejecimiento acelerado y pérdida de electrolitos. Montecillo, Estado de México. 2005. Fuente de variación

G. L.

Germinación (%)

Tasa de germinación (%)

EAN (%)

Pérdida de electrolitos C. E. (μScm-1)

1 2 3 2 3 6 6 23

1128.55 ** 1051.66 ** 4578.00 ** 131.23 ** 59.91 NS 260.03 ** 80.80 ** 24.36 7.78

5.12 NS 135.98 ** 7.88 *I 14.83 ** 16.76 ** 13.40 ** 19.66 ** 2.10 8.28

--4348.70 ** 1817.58 ** ----451.79 ** --39.63 12.20

--3703.76 ** 2604.18 ** ----321.22 ** --27.20 15.29

69.44 b 80.30a 2.33

17.22a 17.75a 0.68

-------

-------

62.36 b 81.64 a 80.61 a 3.44

15.12 c 17.44 b 19.88 a 1.01

30.40 b 74.38 a 80.14 a 6.41

54.34 a 22.74 b 25.24 b 5.31

98.33 a 76.30 b 62.90 c 61.94 c 4.37

17.22 ab 18.44 a 16.94 b 17.34 ab 1.28

88.52 a 63.12 b 44.17 c 50.74 c 8.18

12.94 c 32.06 b 37.14 b 54.27 a 6.78

Cuadrados medios H E I H*E H*I E*I H*E*I Error C.V. (%) Efectos principales H (%) 10 23 DMS 0.05 Estrato Apical Medio Basal DMS 0.05 I (J) Testigo 0.141 0.188 0.235 DMS 0.05

*= Significativo con α= 0.05; **= Significativo con α= 0.01; NS= No significativo con α= 0.05; EAN= Germinación después del envejecimiento acelerado; H= Contenido de humedad en la semilla; E= Estrato de ubicación en la mazorca; I= Energía de impacto. Medias con misma letra en sentido vertical son iguales (Tukey, 0.05).

El mayor porcentaje de germinación 80.3 se obtuvo en semillas con 23% de humedad, en comparación con 69.4% en las semillas con 10% de humedad (Cuadro 2). Este resultado concuerda con la prueba de verde rápido (Cuadro 1), en la que semilla más resistente al impacto fue la que contenía 23% de humedad. Esto sugiere la conveniencia de cosechar la semilla cuando el contenido de humedad, posterior a madurez fisiológica, es mayor, para mantener su calidad física y fisiológica. Los resultados reportados por George et al. (2003) indican que los menores porcentajes de germinación se obtuvieron cuando la cosecha se efectuó antes de la

madurez fisiológica, (por tanto con mayor contenido de humedad), lo cual probablemente se debió a que los tejidos que imparten la resistencia a daño mecánico no estaban plenamente desarrollados, o bien, la calidad fisiológica de las mismas, particularmente el vigor, fue baja. Moes y Vyn (1988) observaron el mayor daño mecánico en semillas cosechadas con alto contenido de humedad. Este resultado se debió a que la fuerza de enlace entre semilla y olote fue mayor al momento de desgranado como lo indicaron Bosoi et al. (1991). El porciento de germinación fue significativamente mayor en los estratos medio y basal, que en el apical, con 81.6,

Calidad fisiológica y daño físico en semilla de maíz sometida a impacto

131

80.6 y 62.3, respectivamente lo que indica que semillas ubicadas en el estrato apical tuvieron menor resistencia al impacto (Cuadro 2), lo que probablemente se debió a la forma y tamaño de semillas de acuerdo con lo reportado por Batistella et al. (2002). También es probable que los porcentajes de germinación observados estuvieran relacionados con la integridad física de semillas, ya que en la prueba de verde rápido (Cuadro 1) semillas de los estratos medio y basal fueron más resistentes al impacto. Sobre este tema, George et al. (2003) reportan mayor porciento de germinación en semillas de tamaño grande y mediano que en pequeñas, a pesar de haber sido aquéllas las más severamente dañadas mecánicamente. En cuanto al efecto de energía de impacto sobre el porciento de germinación, se observaron 98.3, 76.3, 62.9 y 61.9 para 0.000, 0.141, 0.188 y 0.235 J, respectivamente (Cuadro 2).

en parte, con los reportados por George et al. (2003) quienes observaron que las semillas de mayor tamaño presentaron mayor porcentaje de germinación después de un período de almacenamiento de 14 meses. Lo anterior se podría atribuir más a la calidad fisiológica que a la resistencia mecánica, ya que las semillas de los estratos medio y basal fueron las que mayor daño físico presentaron en la prueba de verde rápido.

La tasa de germinación de semilla proveniente de estrato basal 80.1%, fue significativamente mayor que la de estratos medio y apical con 74.3 y 30.4%, respectivamente (Cuadro 2), por lo que es probable que el daño físico causado por el impacto haya afectado el proceso de germinación.

En el testigo sin impactar se obtuvo mayor porcentaje de germinación después del envejecimiento acelerado, así como la menor pérdida de electrolitos. Los indicadores de vigor fueron afectados de manera proporcional al daño físico ocasionado en semillas impactadas (Cuadro 2).

La energía de impacto afectó la tasa de germinación: con 0.141 J se observó mayor tasa de germinación, mientras que con la de 0.188 J, la menor (Cuadro 2). Se deduce que 0.141 J fue suficiente energía para dañar la cubierta seminal, lo que permitió una rápida imbibición sin llegar a afectar la germinación. En general, se considera que este parámetro no tuvo la capacidad de discriminar el potencial fisiológico después del daño mecánico inducido, ya que no se observó una proporcionalidad con la energía de impacto. Después del envejecimiento acelerado, el estrato de ubicación de semilla y la energía de impacto tuvieron efectos significativos en lo individual sobre el porcentaje de germinación y pérdida de electrolitos; en ambos casos se observaron diferencias significativas en efectos combinados (Cuadro 2). En semilla de estratos medio y basal se observaron mayores porcentajes de germinación y menores valores de pérdida de electrolitos, después del envejecimiento acelerado (EAN) (Cuadro 2). Estos resultados coinciden,

En esta investigación, los testigos no impactados de los estratos apical, medio y basal no presentaron diferencia significativa entre sí en cuanto al porcentaje de germinación (datos no mostrados) después del envejecimiento acelerado, los cuales fueron 90, 83 y 82%, respectivamente. En general se observó que semillas de mayor tamaño fueron de mayor vigor (expresado como porciento de germinación), lo cual coincide con Moreno et al. (1998).

El contenido de humedad de semilla y energía de impacto así como su interacción afectaron significativamente el porcentaje de germinación y pérdida de electrolitos después del envejecimiento acelerado (Cuadro 3). El mayor porciento de germinación se obtuvo con 23% de humedad en semilla (Cuadro 3), lo que se atribuye a la resistencia a daño mecánico, como se observó en la prueba de verde rápido (Cuadro 1). En semillas de estrato medio, el porcentaje de germinación no mostró efecto diferencial por los tratamientos de impacto (datos no mostrados). La pérdida de electrolitos aumentó a medida que se incrementó la energía de impacto (Cuadro 3). No obstante los altos porcentajes de semillas cuarteadas y quebradas observados, los porcentajes de germinación estándar, así como los obtenidos después del envejecimiento acelerado, no se vieron afectados en la misma proporción, lo cual se debió a que, a pesar de que el escutelo se fracturó por efecto del impacto, las semillas tuvieron la capacidad para realizar las actividades metabólicas necesarias para la germinación de plántulas normales, tal como lo mencionaron Moreira et al. (1999) y Cicero et al. (1998).

132 Agric. Téc. Méx. Vol. 33 Núm. 2 Mayo - Agosto 2007

Arturo Mancera Rico et al.

Cuadro 3. Cuadrados medios y efectos principales y combinados del contenido de humedad en semilla y energía de impacto sobre el porciento de germinación y pérdida de electrolitos después del envejecimiento acelerado. Montecillo, Estado de México, México. 2005. Fuente de variación Cuadrados medios H I H*I Error C. V. (%) Efectos principales H (%) 10% 23% DMS 0.05 I(J) Testigo 0.141 0.188 0.235 DMS 0.05

G. L.

EAN (%)

Pérdida de electrolitos C. E. μScm-1

1 3 3 7

2867.95 ** 993.65 ** 418.20 ** 60.30 15.73

5563.82 ** 2349.09 ** 540.83 ** 20.28 11.86

39.45 b 74.38 a 6.72

53.19 a 22.74 b 3.89

86.11 a 48.89 b 45.43 b 47.22 b 12.82

10.71 d 37.41 c 47.10 b 56.62 a 7.44

**= Significativo con α= 0.01; EAN= Porciento de germinación después de envejecimiento acelerado; CE= Conductividad eléctrica; H= Contenido de humedad en semilla; I= Energía de impacto. Medias con misma letra en sentido vertical son iguales (Tukey, 0.05).

CONCLUSIONES La semilla de maíz con 23% de contenido de humedad presentó el menor daño físico, mayor porciento de germinación (antes y después del envejecimiento acelerado) y menor pérdida de electrolitos. La semilla del estrato apical fue de menor resistencia al daño por impacto. En semillas del estrato medio, la pérdida de electrolitos permitió una adecuada evaluación de efecto de las energías de impacto utilizadas en este estudio. La tasa de germinación no fue un indicador apropiado para evaluar la calidad fisiológica de semilla en este experimento, ya que no se correlacionó con las energías de impacto aplicadas. LITERATURA CITADA Afuakwa, J. J. and Crookston, R. K. 1984. Using milk line to visually monitoring grain maturity in maize. Crop Sci. 24:687-691.

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Agricultura Técnica en México Vol. 33 Núm. 2 Mayo-Agosto 2007 p. 135-143

DESARROLLO PARTICIPATIVO DE HÍBRIDOS SINTÉTICOS DE MAÍZ Y PRODUCCIÓN DE SEMILLA POR AGRICULTORES* PARTICIPATORY DEVELOPMENT OF MAIZE SINTHETIC HYBRIDS AND SEED PRODUCTION BY FARMERS Roberto Valdivia Bernal1§, Francisco de Jesús Caro Velarde1, Margarito Ortiz Catón1, Alberto Betancourt Vallejo1, Alejandro Ortega Corona2, Víctor Antonio Vidal Martínez3 y Alejandro Espinosa Calderón4 1 Unidad Académica de Agricultura, Universidad Autónoma de Nayarit. Carretera Tepic-Compostela Km. 9. 63780 Xalisco, Nayarit, México. 2Campo Experimental Valle del Yaqui, INIFAP. 3Campo Experimental Santiago Ixcuintla, INIFAP. 4Campo Experimental Valle de México, INIFAP. §Autor para correspondencia: beto49_2000@ yahoo.com.mx

RESUMEN Un grupo de agricultores de la región productora de maíz del municipio de Santa María del Oro, Nayarit, México, aplicó el modelo productor-experimentador (P-E) para desarrollar semilla híbrida de maíz para auto abasto y reducir costos de producción. El modelo P-E es un proceso participativo entre productor e investigador, en el que se realiza investigación, transferencia de tecnología y adopción. Las actividades se llevaron a cabo de 1996-2000 en la comunidad de Buckingham y otras aledañas. En 1996 los productores sembraron diez híbridos comerciales de maíz para compararlos con dos híbridos sintéticos obtenidos de cruzas entre híbridos comerciales F1. Las características agronómicas superiores de los híbridos sintéticos y su alto rendimiento motivo a los agricultores a producir ocho nuevos híbridos sintéticos a partir de cruzamientos entre los híbridos comerciales: HV-313, D-880, C-385 en F2, P-3028, A-7573, D-867 y Ciclón. Los productores seleccionaron un nuevo híbrido al que denominaron B-2002, cuyo rendimiento fue similar al de los híbridos comerciales cultivados en la región: P-3028, A-7573 y H-359; por lo que la semilla del B-2002 tuvo una creciente demanda. En 1998, 1999 y 2000 se sembraron 1000, 1500 y 3500 ha, respectivamente. La aplicación del modelo productor-experimentador demostró que, con asesoría del investigador, los productores están aptos para desarrollar híbridos sintéticos de maíz a partir de * Recibido: Enero de 2006 Aceptado: Julio de 2007

híbridos comerciales y producir su propia semilla a un menor costo en comparación con la de híbridos comerciales. Palabras clave: Zea mays L., experimento en franjas, generaciones avanzadas, mejoramiento participativo, productor-experimentador.

ABSTRACT The model ‘Farmer-Researcher’ (F-R) was applied by a group of farmers in Santa María del Oro, Nayarit, Mexico with the aim of developing their own maize hybrids and its seed production, in order to reduce production costs. The F-R model is a participatory process between farmers and researchers that involves research, technology transfer and adoption activities. The model was applied during 19962000 at Buckingham and neighborhood communities. In 1996, the farmers compared 10 commercial maize hybrids with two synthetic hybrids obtained from crosses between commercial F1 hybrids. The agronomic characteristics and yield shown by the synthetic hybrids convinced the farmers to form eight new synthetic hybrids from crosses among the commercial hybrids: HV-313, D-880, C-385 in the generation F2, P-3028, A-7573, D-867 and Ciclón.

136 Agric. Téc. Méx. Vol. 33 Núm. 2 Mayo - Agosto 2007

The farmers selected one hybrid and named it B-2002. The performance of B-2002 was similar to the best commercial hybrids sown at the region: P-3028, A-7573 and H-359; therefore, the seed of B-2002, produced by farmers, had an increasing demand. In 1998, 1999 and 2000, B-2002 was used in 1000, 1500 and 3500 ha, respectively. The application of the farmer-researcher model demonstrated that farmers, advised by a researcher, were able to develop maize hybrids and to produce their own seed at a lower cost than the commercial hybrid seed. Key words: Zea mays L., advanced generations, farmerresearcher, on farm strip trails, participatory plant breeding.

INTRODUCCIÓN En el estado de Nayarit se cultivan alrededor de 60 000 ha de maíz al año. Se estima que la mayoría se siembra con semilla certificada (Valdivia et al., 2000). Sin embargo, la Asociación Mexicana de Semilleros, A. C. (AMSAC) informó que en este estado se vende semilla híbrida de maíz para 30 000 ha, el resto de la superficie, que representa hasta 50%, se siembra con variedades mejoradas de polinización libre y diversos tipos de generaciones avanzadas de híbridos comerciales F2 (Valdivia y Vidal, 1995). El uso de semilla F2 reduce en más de 20% el rendimiento en comparación con la F1 (Ramírez et al., 1986; Espinosa et al., 2005); no obstante, los productores siguen sembrándola principalmente por los altos costos de la semilla certificada. Actualmente los productores siembran híbridos simples y trilineales de maíz que, cultivados con dosis adecuadas de fertilizantes y aplicación de agroquímicos para el control de plagas y maleza, les permite obtener altos rendimientos y afrontar problemas de rentabilidad del cultivo. Sin embargo, el uso de híbridos causa dependencia tecnológica y la pérdida gradual de la cultura de trabajo del agricultor, ya que la participación de éste en el desarrollo, evaluación y adopción de tecnologías adecuadas a su sistema de producción es limitada. Ante esta problemática, se requieren nuevos modelos de producción orientados hacia una agricultura sustentable y alternativas de abastecimiento de semillas. Es necesario que el agricultor se involucre en el proceso de producción que le permita tomar decisiones en la definición de las tecnologías adecuadas para su sistema de producción y para el desarrollo

Roberto Valdivia Bernal et al.

de sus insumos. Un modelo apropiado a esta realidad es el denominado productor-experimentador (Valdivia et al., 2000). De acuerdo con Villarreal (2001), el desarrollo del modelo productor-experimentador (P-E) es el resultado de un largo proceso de investigación-acción, tendiente a dar respuesta a un problema que, por primera vez, se planteó en 1974 al Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), antecesor del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), en relación a la transferencia y adopción de tecnología. En los primeros trabajos de diagnóstico socioeconómico, realizados a través del Centro de Investigaciones Agrícolas de Tamaulipas (CIAT), se observó que en todas las regiones agrícolas de Nuevo León y Tamaulipas existían agricultores y ganaderos que obtenían el doble de rendimiento promedio de la región. A esta diferencia en productividad se le asignó el nombre de “Oportunidad de Investigación”, a la cual se considera precursora del modelo P-E, mismo que ha evolucionado en su supuesto a medida que se conoce mejor el proceso de transferencia de tecnología. En 1974 la hipótesis inicial fue: “el INIA cuenta con la tecnología para duplicar la producción nacional de alimentos en la superficie agrícola actual; lo único que hacía falta es desarrollar un método efectivo para que esta tecnología llegue a los agricultores”. A los trabajos realizados en 1978 por el INIA sobre este tema se les denominó “investigación en transferencia de tecnología”. El modelo P-E es una estrategia alternativa para transferir tecnología a los pequeños productores (Villarreal, 2001). Se fundamenta en la participación individual y comunitaria en la toma de decisiones durante el desarrollo de las actividades de investigación y transferencia tecnológica, a través de una comunicación de productor a productor. El éxito de este modelo depende de la capacidad y voluntad del técnico extensionista (o investigador) para asociarse con productores y lograr la participación de los hijos de éstos en la toma de datos. Una ventaja evidente del modelo P-E, respecto al modelo convencional de transferencia de tecnología, es que se trata de un procedimiento que estimula al productor para formarse como experimentador empírico; además establece el compromiso de los participantes (técnico o investigador y productores) de trabajar conjuntamente por la comunidad, es decir, por el bien común más que para el beneficio individual. El proceso y forma de trabajo es de aprendizaje práctico y teórico para ambos, todos aprenden en el trabajo y para el trabajo.

Desarrollo participativo de híbridos sintéticos de maíz y producción de semilla por agricultores

El modelo P-E es un tipo de investigación participativa que se ha aplicado en diversos sistemas de producción y en diferentes cultivos agrícolas. La investigación participativa incorpora la dimensión sociocultural del conocimiento, así como las experiencias locales. Durante el proceso de generación de tecnologías involucra disciplinas científicassociales que inducen al investigador a reflexionar y a centrar la atención en la práctica participativa de las poblaciones beneficiarias. El área de mayor impacto en la investigación participativa comprende el mejoramiento genético de plantas cultivadas. Con este modelo se han obtenido resultados y éxitos en todo el mundo. En México se tienen experiencias con maíz en Oaxaca (Smale et al., 2003); en Ecuador con el cultivo de papa (INIAP, 2001); en México y Honduras en maíz (Smith et al., 2006), lo mismo que en Brasil (Toledo-Machado, 2006) y en India (Witcombe et al. 2006), Portugal (Moreira, 2006) y Nepal (Tiwari et al., 2004). En países como Siria, Marruecos y Túnez el modelo ha arrojado resultados positivos en el cultivo de cebada (Ceccareli et al., 2001). La semilla híbrida de maíz, factible de ser producida por los agricultores, es la cruza entre híbridos comerciales de grano (González et al., 1993; Valdivia y Vidal, 1994; Villanueva et al., 1994). Por ello, el objetivo de esta investigación fue aplicar el modelo P-E para desarrollar híbridos de maíz a partir de híbridos comerciales y producir semilla para auto abasto.

MATERIALES Y MÉTODOS El estudio se realizó en la comunidad de Buckingham, Santa María del Oro, Nayarit, en suelos Luvisol crómico y Luvisol vertisol; altitud de 500 a 1200 msnm y precipitación media de 900 mm anuales; clima tropical con transición a subtropical. Se aplicó el modelo productor-experimentador en el contexto de un programa integral de investigación y desarrollo. El modelo se basó en la relación afectiva establecida entre el técnico (investigador) y un grupo de 16 productores que formaron un Comité Técnico, elegido en asamblea. La elección se efectuó entre los agricultores que mostraron “preferencia” por la innovación tecnológica, con liderazgo y capacidad para difundir el conocimiento entre el resto de los agricultores de la comunidad. La mayoría de los productores de maíz de la región tienen pequeñas unidades

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de producción, de cinco ha en promedio; y se dedican a la producción comercial de grano, no son de autoconsumo. El programa incluyó siete proyectos de investigación. Uno de ellos fue llamado “genotipo x ambiente”. El objetivo de este proyecto fue comparar los nueve híbridos comerciales que se siembran en la comunidad. En este proyecto participaron la mayoría de los 16 agricultores del Comité Técnico. Para el desarrollo del proyecto genotipo x ambiente, durante 1996, se preparó un ensayo con 10 híbridos comerciales de maíz y los híbridos sintéticos, B-840 x C-343 y B-840 x A-7559, en combinaciones F1 x F1, de calidad genética demostrada (Valdivia y Vidal, 1998), formados por el cruzamiento de dos híbridos dobles comerciales en F1 y el trilineal C-343, que integran más de seis líneas endogámicas progenitoras, razón por la cual fueron considerados híbridos sintéticos. El propósito de incluir híbridos sintéticos fue que los agricultores observaran la calidad genética de este tipo de materiales, aunque ya no fuera posible reproducirlos debido a que sus progenitores ya no se encuentran en el mercado. El ensayo se estableció en cinco parcelas de agricultores participantes, donde se sembraron los doce genotipos en franjas (Yan et al., 2002), con número de surcos que varió de 4 a 12, con longitud de 30 m como mínimo. En cada franja se marcaron tres bloques de 10 m considerados como repeticiones, el rendimiento se evaluó en los dos surcos centrales de 5 m. Los datos de rendimiento en las cinco parcelas fueron analizados como un diseño combinado de bloques completos al azar con tres repeticiones. De acuerdo con el modelo P-E, la responsabilidad de los productores fue desarrollar el experimento en su predio; la del investigador, impartir la capacitación inherente al manejo, toma de datos y análisis de cada experimento y la presentación de resultados. La selección de los mejores genotipos se realizó con la participación de los productores mediante una serie de observaciones y datos que se tomaron durante el ciclo del cultivo, que se les mostraron en forma gráfica para su fácil comprensión. La capacitación se realizó en el transcurso de las actividades de preparación y siembra de semilla, toma de datos y cosecha y fue apoyada con sesiones semanales o quincenales de intercambio. En el ciclo otoño-invierno 1997-1998 los agricultores produjeron semilla, bajo condiciones de riego, de ocho híbridos sintéticos a partir de combinaciones entre híbridos comerciales: HV-313, D-880, C-385 en F1, y P-3028, A7573, D-867 y Ciclón, en F2. En la producción de estos híbridos sintéticos también participaron agricultores de

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comunidades cercanas, de esta manera los agricultores de Buckingham produjeron semilla de cuatro híbridos, los de San José de Mojarras tres y los de Miguel Hidalgo uno. Los productores decidieron identificarlos con las claves B-2001 a B-2008. La capacitación para la producción de semilla estuvo a cargo del técnico investigador, quien contó con la colaboración de un despacho técnico de agrónomos y el financiamiento por parte de la Caja Solidaria de Ahorro de Santa María del Oro, Nayarit. En el ciclo primavera-verano 1998 se sembraron parcelas demostrativas con los ocho híbridos sintéticos en condiciones de temporal, en superficies de 2-10 ha en las comunidades de Buckingham, San José de Mojarras y Miguel Hidalgo. Se realizaron demostraciones en algunas parcelas en las que los agricultores presentaron resultados haciendo énfasis en los procedimientos de experimentación y producción de semilla. Simultáneamente, los ocho híbridos sintéticos y cinco de los progenitores fueron evaluados en franjas, en cuatro parcelas de la comunidad de Buckingham y tres de la comunidad de San José de Mojarras (SJM), bajo la responsabilidad de sus propietarios. En la evaluación en franjas el porcentaje de heterosis se estimó a partir del rendimiento promedio de los progenitores (HPP) y del mejor progenitor (HMP), de acuerdo a las siguientes fórmulas: HPP= (F/PP) x 100

y

HMP= (F/MP) x 100

Roberto Valdivia Bernal et al.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Híbridos sintéticos Evaluación de 12 genotipos en 1996. Los híbridos sintéticos B-840 x C-343 y B-840 xA-7559 tuvieron un alto rendimiento en comparación con los híbridos comerciales (Cuadro 1), tal como se esperaba de acuerdo a evaluaciones previas (González et al., 1993; Valdivia y Vidal, 1994; Villanueva et al., 1994), lo que fundamentó la decisión del Comité Técnico para producir veinte toneladas de semilla de ocho híbridos sintéticos en el ciclo otoño-invierno 1997-1998. Evaluación de ocho híbridos sintéticos y sus progenitores, ciclo primavera-verano 1998. El mejor híbrido sintético fue la combinación P-3028 x A-7573, que además mostró heterosis positiva en rendimiento (Cuadro 2). Los híbridos sintéticos A-7573 x D-880 y HV-313 x D-880 también fueron seleccionados por su rendimiento y precocidad, respectivamente. El híbrido HV-313 confirió a su progenie de 5 a 10 días de precocidad, característica que lo hace apto para sitios con menos humedad. La selección de estos materiales no fue solo con base en el rendimiento y otros atributos agronómicos medidos, sino también por las observaciones que hicieron los agricultores durante el ciclo del cultivo. La opinión de los agricultores coincidió con estudios similares, como el de Ceccarelli y Grando (2007) sobre sus experiencias con el cultivo de cebada en Siria.

donde: Producción de semilla F= rendimiento de la cruza en F1 PP= rendimiento promedio de dos híbridos progenitores F1 involucrados en la cruza y MP= rendimiento del mejor híbrido progenitor F 1 involucrado en la cruza. La producción invernal de semilla para su evaluación en verano continuó en los dos años siguientes (1999 y 2000). Lo anterior permitió seleccionar los híbridos sintéticos adecuados para auto abasto de las comunidades participantes. En el último año los agricultores de Buckingham fueron apoyados por la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Recursos Naturales, Pesca y Alimentación (SAGARPA) y la Secretaría de Desarrollo Rural del estado de Nayarit (SEDER) para producir cantidades mayores de semilla de maíz y ofrecerla a otros productores de Nayarit mediante el programa de Alianza Contigo y Kilo x Kilo.

El costo de producción de semilla fue de $20 000 ha-1 en promedio y se obtuvieron rendimientos de 2-3 t ha-1, por lo que el costo por kilogramo de semilla fue entre $6.67 y $10 por kilo, respectivamente. Los productores vendieron semilla en su comunidad a un precio entre $200 y $250 por saco de semilla con capacidad de 25 kg, suficiente para sembrar 1 ha; mientras que el precio de la semilla híbrida comercial en ese año varió entre $500 y $750 el saco; esto es, el costo del saco de semilla del híbrido sintético fue 50% más bajo que el de semilla comercial. Además de este beneficio económico, estuvo el de la disponibilidad oportuna de semilla y la fuente de trabajo para las familias productoras del híbrido. En el ciclo otoño invierno1998-1999 se produjo semilla de tres híbridos sintéticos seleccionados, A-7573 x D-880; P-3028 x A-7573 y HV-313 x D-880; en lugar de los ocho

Desarrollo participativo de híbridos sintéticos de maíz y producción de semilla por agricultores

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Cuadro 1. Rendimiento (kg ha-1) de híbridos sintéticos de maíz evaluados bajo condiciones de temporal en la localidad de Buckingham, Santa María del Oro, Nayarit. Ciclo primavera-verano 1996. Genotipo

Parcelas

A-7573 B-840 x C-343 H-431 B-840 x A-7559 P-3288 Ciclón A-7597 Tornado C-220 P-3066 C-385 H-430 Medias

1*

2

3

7111 7373 7207 7514 7813 7016 6865 6928 7588 6480 7566 7362 7235

7809 6301 7593 5063 6201 7202 7046 7132 6643 6649 5164 6031 6570

7722 9348 6517 8159 6676 6024 6544 6503 4770 6226 5031 5265 6565

4

5

8013 6885 6829 5382 6914 6591 6253 6391 6267 5724 6575 3804 6302

6680 6564 7106 7538 6047 6576 6631 5226 6296 6000 5928 4345 6245

Media 7467 7294 7050 6731 6730 6682 6668 6436 6313 6216 6053 5361 6583

a a ab ab ab ab ab ab ab ab ab ab b

Medias con letras iguales son estadísticamente similares (Tukey, 0.05= 1775 kg ha-1); *= Nombre del productor 1) Fermín; 2) Cándido; 3) Lucio; 4) Florencio y 5) Mariano.

Cuadro 2. Rendimiento (kg ha-1) y heterosis en la evaluación de híbridos sintéticos sembrados bajo temporal, San José de Mojarras y Buckingham, Santa María del Oro, Nayarit. Ciclo primavera-verano 1998. Genotipo P-3028 x A-7573 A-7573 x D-880 P-3028 D-867 x P-3028 D-867 A-7573 C-385 F2 x D-880 C-385 x D-880 P-3028 x D-880 D-880 Ciclón x A-7573 HV-313 HV-313 x D-880 Media

Porciento de heterosis+

Comunidad San José de Mojarras

Buckingham

Media

6352 6337 6160 5971 -5546 5557 5101 6308 5381 4328 5105 4951 5542

6405 -6050 6131 5968 6167 5816 6218 4930 4784 5625 4580 4595 5633

6379 6337 6105 6051 5968 5857 5687 5660 5619 5083 4977 4843 4773 5588

a a a a a a ab abc abc bc cd d d

HPP

HMP

6.7 16.4 -0.5 ----0.5 ----3.8 --

4.5 8.7 --0.9 -----8.0 --15.0 --6.1 --

Medias con letras iguales no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05= 784 kg ha-1); +Heterosis sobre promedio de progenitores (HPP) y sobre el mejor progenitor (HMP).

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inicialmente producidos, que fueron nombrados B-2001, B-2002 y B-2003, respectivamente. En esa ocasión fueron cruzamientos F2 x F2 debido a que se había modificado la ley de semillas, la cual refería a que ya no se permitía la producción entre híbridos F1 x F1. En esa ocasión ya no participó el despacho de agrónomos debido a que los agricultores ya estaban capacitados y también por que ya sólo produjeron semilla para su comunidad, Buckingham. En el ciclo otoño-invierno 1999-2000 se produjo semilla para 3500 ha de el mejor híbrido sintético B-2002, promovido y financiado por la SAGARPA y la SEDER en respuesta a la demanda de los productores de maíz de Nayarit por semilla de calidad y precio accesible. En esa ocasión se benefició la semilla producida en cuanto a separación de tamaño, tratamiento y embolsado. Los agricultores ya contaban con conocimiento sobre la producción de semilla, lo que permitió una mejor calidad y reducción en su costo de producción. Los conocimientos adquiridos durante el programa fueron: siembra en lotes aislados por separado la semilla hembra y macho en una relación de surcos de 6:2 sirviéndose de una sembradora de precisión con cuatro cajones, los tres primeros con la semilla hembra y el cuarto con la del macho, el desespigue de las plantas hembra, la cual hicieron mucho antes de la dehiscencia del polen de las plantas macho, aunque eliminaron las hojas superiores, no se observaron efectos significativos sobre el número y tamaño de semillas producidas. Estos resultados indican que la metodología del modelo P-E fue exitosa. Control de calidad La calidad genética de la semilla producida en cada híbrido sintético se verificó mediante los ensayos en franjas que realizaron los agricultores en sus parcelas. La secuencia de este proceso fue la de producir semilla bajo riego en los ciclos otoño-invierno, generalmente de diciembre-mayo y sembrarla en los ciclos primavera-verano en los lotes demostrativos, comerciales y en los ensayos en franjas con mayor control. En caso de que se presentara algún problema relacionado con la semilla en alguna siembra comercial, se contaba con el respaldo en los ensayos en franjas. Por otro lado, los ensayos en franjas en las parcelas de los agricultores del Comité Técnico se utilizaron para identificar los híbridos sintéticos de mayor rendimiento y adaptados a la región. El concepto de control de calidad fue propuesto al Comité Técnico y aceptado por los agricultores que habían tenido experiencias negativas por la mala calidad de semilla que ocasionalmente compraban.

Roberto Valdivia Bernal et al.

Con base en la evaluación realizada en 1998 se descartaron cinco híbridos y finalmente los productores decidieron solo producir semilla del híbrido sintético B-2002 en el ciclo otoñoinvierno 1999-2000. El hibrido sintético B-2002 tuvo un buen comportamiento y fue consistente en comparación con los híbridos comerciales: P-3028, A-7573 y H-359 (Cuadro 3). Esto corroboró el potencial de rendimiento de B-2002. Cuadro 3. Rendimiento medio (t ha-1) del híbrido sintético B-2002 en comparación con tres híbridos comerciales producidos bajo temporal durante los ciclos de primavera-verano en Buckingham, Santa María del Oro, Nayarit. Genotipo

1998

1999

2000

Media

A-7573

5.8

4.4

7.3

5.8

B-2002

6.3

4.3

6.1

5.6

P-3028

6.1

4.6

7.4

6.0

H-359

5.8

4.2

-

5.3

Datos obtenidos en ensayos en franjas y ensayos formales de rendimiento en al menos cinco sitios de evaluación.

Utilización de semilla La semilla que se produjo en los ciclos de otoño-invierno 1997-1998, 1998-1999 y 1999-2000, se sembró en los ciclos de temporal subsiguientes en diferentes regiones productoras del estado (Cuadro 4). Con la semilla de ocho híbridos sintéticos producida en 1998 se sembraron 1000 ha en Buckingham, San José de Mojarras y Miguel Hidalgo. En 1999 con la semilla producida de los tres mejores híbridos sintéticos, B-2001, B-2002 y B-2003, cruzas F2 x F2, se sembraron 1500 ha, de las cuales 350 se incluyeron en el programa Kilo x Kilo para ser utilizadas en el municipio de Santa María del Oro. En el ciclo primavera-verano 2000 sólo fue sembrado el B-2002, cruza F2 x F2, en 3500 ha en los principales municipios productores de maíz, tales como Santa María del Oro, Ahuacatlán, Compostela, San Pedro Lagunillas, Acaponeta y Huajicori. De esta superficie, 2000 ha se sembraron como parte del programa Kilo x Kilo. La creciente aceptación de los híbridos sintéticos desarrollados por los agricultores se atribuye a la calidad genética, la cual fue comparable con la de cualquier híbrido comercial y la adecuada promoción que realizaron los productores a través de demostraciones, la cual se extendió al programa Alianza Contigo. El trabajo realizado demostró

Desarrollo participativo de híbridos sintéticos de maíz y producción de semilla por agricultores

Cuadro 4. Número de hectáreas sembradas con semilla de híbridos sintéticos en diversas localidades de Nayarit, México. Ciclos primaveraverano

Híbridos

Superficie (ha)

Programa Kilo x Kilo (ha)

1998

Ocho híbridos

1000

0

1500

350

3500

2000

sintéticos 1999

B-2001, B-2002 y B-2003

2000

B-2002

la capacidad de los agricultores para producir su propia semilla y la posibilidad de comercializarla en beneficio de un mayor número de productores en Nayarit. En este aspecto cabe destacar las repercusiones positivas del programa de capacitación sobre la producción de semilla y los criterios de selección de materiales, factores clave del mismo. La decidida participación de los agricultores en el proceso de selección fue importante para el éxito del programa. La experiencia y capacidad de los productores y el método científico aportado por el técnico investigador hicieron posible identificar las mejores selecciones durante el desarrollo de los híbridos. Lo anterior concuerda con experiencias similares reportadas por otros investigadores (Aragón et al., 2000; Ceccarelli y Grando, 2007). El objetivo de desarrollar híbridos sintéticos de maíz para auto abasto de semilla fue rebasado una vez que los productores se percataron de la posibilidad de obtener semilla a menor precio en relación con la ofrecida en el mercado. Es pertinente mencionar el interés y apoyo oficial, a través del programa Kilo x Kilo, que promovió el uso de la semilla en otras regiones productoras de maíz en el estado, particularmente en áreas marginales. El modelo P-E superó los problemas reconocidos de adopción de tecnología que indican que las variedades que son liberadas por un sistema formal de mejoramiento genético no son adoptadas por desconocimiento, sin importar el mayor rendimiento que se obtengan sobre las variedades locales. Los agricultores en general, y particularmente los de zonas marginales, no las adoptarán a menos que sean seleccionadas a través de un proceso que involucre su participación (Mustafa et al., 2006). Las experiencias exitosas de las metodologías de

141

mejoramiento genético participativo demuestran que cuando un programa resulta exitoso, la difusión y adopción dentro y fuera de las comunidades es segura (Turner y Bishaw, 2000). La participación de los agricultores también incrementa la rapidez de la adopción y la eficacia y efectividad del programa de mejoramiento (Ceccarelli y Grando, 2002). Con el uso extensivo de semilla de calidad apta para siembra, el impacto positivo esperado se estima para una superficie de 30 000 ha. El costo promedio de un saco de 25 kg de un híbrido comercial de maíz es de $750 para 1 ha por lo que el costo para esa superficie a nivel estatal sería de $22 500 000 anuales. El costo de un saco de la semilla de 25 kg producida por los agricultores es de $200 por ha, lo que representa un costo de 6 millones de pesos anuales. La diferencia en los costos representa un ahorro de $16 500 000 para una superficie similar. Mustafa y Ceccarelli (2006) reportaron que la relación beneficio-costo para los programas de mejoramiento genético participativo fue 46%; mientras que para los programas convencionales fue de solo 19%. Por otro lado, la semilla mejorada que desarrollaron los productores tiene un uso potencial en 60 000 ha en todo el estado. El programa original fue producir semilla para auto abasto. Como consecuencia de la promoción realizada y de rendimientos obtenidos, la demanda superó la cantidad de semilla producida. Para evitar problemas relacionados con aspectos legales, se realizaron cruzamientos con generaciones avanzadas F2 x F2. Aunado a lo anterior, con el propósito de prever problemas legales en la comercialización de semilla, los productores de Buckingham iniciaron otro proyecto para desarrollar híbridos mejorados a partir de dos poblaciones heteróticas. El método propuesto corresponde al mejoramiento de dos poblaciones heteróticas mediante un sistema de selección recurrente recíproca de medios hermanos que requiere tres ciclos de siembra para completar un ciclo de selección (Valdivia et al., 2000). El híbrido así desarrollado sería semilla propia de calidad certificada.

CONCLUSIONES El modelo productor-experimentador fue exitoso para el desarrollo de híbridos sintéticos y producción de semilla de maíz por agricultores de la comunidad de Buckingham, Santa María del Oro, Nayarit. Los rendimientos obtenidos, en comparación con los híbridos comerciales, demostraron la competitividad de los

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híbridos sintéticos y la calidad genética de semilla producida por los agricultores. El mejor híbrido sintético B-2002 tuvo una creciente aceptación entre los productores de varias regiones, quienes sembraron 3500 ha en el 2000. El uso de semilla producida por los agricultores representó una reducción significativa en el costo del insumo, lo que significó una mejora importante en rentabilidad del cultivo de maíz. Las características del modelo Productor-Experimentador facilitaron el intercambio de experiencias en la producción de semilla, lo que a su vez contribuyó al éxito logrado por los productores de semilla híbrida de maíz.

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Agricultura Técnica en México Vol. 33 Núm. 2 Mayo-Agosto 2007 p. 145-151

RENDIMIENTO Y EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, FÓSFORO Y POTASIO DE MAÍZ FORRAJERO EN SURCOS ESTRECHOS* YIELD AND NITROGEN, PHOSPHORUS AND POTASSIUM UPTAKE OF FORAGE MAIZE IN NARROW ROWS David Guadalupe Reta Sánchez1§ José Antonio Cueto Wong2, Arturo Gaytán Mascorro1 y Jesús Santamaría Cesar1 1 Campo Experimental La Laguna, INIFAP. Boulevard José Santos Valdez 1200, Colonia Centro. 27440 Matamoros, Coahuila, México. 2Centro Nacional de Investigación Disciplinaria Relación Agua-Suelo-Planta-Atmósfera, INIFAP. §Autor para correspondencia: [email protected]

RESUMEN

ABSTRACT

El rendimiento y extracción de nutrimentos de maíz forrajero pueden incrementarse con la siembra en surcos estrechos, a menor distancia que los convencionales a 76 cm. El objetivo fue determinar el efecto de la distancia entre surcos sobre el rendimiento de materia seca y cantidad acumulada de N, Py K en maíz cv. 3025W. El estudio se realizó durante 1999 y 2000 en el Campo Experimental La Laguna, Matamoros, Coahuila, México (25º 32’ N, 103º 14’ O, y 1150 msnm). Se evaluaron cuatro distancias entre surcos: 38, 50 y 76 cm con plantación a hilera sencilla y camas de 105 cm a doble hilera, todos con una densidad de 11.2 plantas m2. Se utilizó un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Se determinó el rendimiento de grano, materia seca total y su distribución en los órganos de la planta, índices de cosecha y área foliar y cantidad de N, P y K acumulado en materia seca. El rendimiento de materia seca obtenido en surcos a 38 cm y en camas a 105 cm, fue 14 y 17% mayor al testigo a 76 cm, respectivamente, lo cual se relacionó con mayor índice de área foliar y mayor acumulación de materia seca en los órganos vegetativos, sin reducción significativa en el índice de cosecha. En comparación con el testigo, la extracción de N y K en surcos a 38 cm se incrementó en 36 y 93 kg ha-1, respectivamente, debido al aumento de rendimiento de materia seca.

Planting on narrower rows rather than the conventional at 76 cm can increase yield and nutrient uptake of forage maize. The objective of this study was to determine the effect of row spacing on dry matter yield and content of N, P and K of maize cv. 3025W. The study was carried out in 1999 and 2000 in the Campo Experimental La Laguna near Matamoros, Coahuila, Mexico (25º 32’ N, 103º 14’ O, and 1150 masl). Four row widths were tested: 38, 50 and 76 cm single row and beds at 105 cm double row, all with 11.2 plants m 2. A complete random block design with four replications was used. Seed yield, total dry matter, dry matter partitioning, harvest index, LAI and total N, P and K uptake were determined. Dry matter yield obtained with the 38 cm single row and 105 cm double row was higher than the obtained with the conventional single row 76 cm by 14 and 17%, respectively, which was related to a higher LAI and dry matter partitioning to vegetative organs, with no significant reduction of the harvest index. N and K uptake increased 36 and 93 kg ha -1, respectively, in rows at 38 cm as compared with the conventional row spacing, mainly due to a higher dry matter yield per ha.

Palabras clave: Zea mays L., eficiencia de uso de nutrimentos, índice de cosecha, rendimiento de materia seca.

Key words: Zea mays L., dry matter yield, harvest index, nutrient use efficiency.

* Recibido: Noviembre de 2005 Aceptado: Julio de 2007

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INTRODUCCIÓN La producción de dos millones de toneladas de leche de bovino por año en la Comarca Lagunera implica una alta demanda de forraje de calidad. Por su alto contenido energético, el ensilado de maíz es un componente importante en las raciones que se suministran al ganado bovino lechero (Goodrich y Meiske, 1985). En 2004 se cosecharon 26 500 ha de maíz forrajero de riego en la región con rendimiento promedio de 49 t ha-1 de forraje verde. En la región la industria lechera demanda incrementar el rendimiento de maíz forrajero sin disminuir su calidad. Una alternativa de manejo agronómico para atenderla es la siembra en surcos estrechos, con un distanciamiento menor al convencional de 76 cm. Esta práctica permite incrementar el rendimiento de materia seca por unidad de superficie debido, principalmente, a una mayor intercepción de radiación solar durante el ciclo de crecimiento (Barbieri et al., 2000). En la medida en que se reduce la distancia entre surcos e incrementa la distancia entre plantas se mantiene constante la densidad de plantación y es posible incrementar de 7 a 20% el rendimiento de grano (Murphy et al., 1996; Porter et al., 1997; Barbieri et al., 2000) y de 4 a 19% el rendimiento de materia seca (Bullock et al., 1988; Cox et al., 1998; Cox y Cherney, 2001; Widdicombe y Thelen, 2002). El mayor rendimiento de la siembra en surcos estrechos ha sido relacionado con un incremento en el índice de área foliar y la eficiencia de intercepción de radiación solar por unidad de área foliar (Hunter et al., 1970; Bullock et al., 1988). La mayor cantidad y más temprana intercepción de radiación solar que se obtiene con la siembra de maíz en surcos estrechos, incrementa la tasa de crecimiento respecto a la siembra en surcos convencionales, lo cual se traduce en aumento en peso de tallo y hojas (Hoff y Mederski, 1960); sin que esta práctica reduzca el índice de cosecha (Cox y Cherney, 2001; Widdicombe y Thelen, 2002). El mayor rendimiento de maíz sembrado en surcos estrechos aumenta la demanda de nutrimentos respecto a la siembra en surcos convencionales (Karlen y Camp, 1985; Cox y Cherney, 2001); sin que esto modifique las concentraciones normales de N, P y K en la planta de maíz (Karlen y Camp, 1985; Ottman y Welch, 1989), excepto en condiciones adversas, como suelos pobres en P (Hoff y Mederski, 1960), o con deficiencias de humedad (Stickler, 1964). Por consiguiente, la mayor extracción de los tres minerales estudiados se debe al incremento en la producción de materia seca por unidad de superficie (Karlen y Camp, 1985). Estos

David Guadalupe Reta Sánchez et al.

autores reportaron que la extracción total de N, P y K por el maíz en surcos a 96 cm con siembra a doble hilera fue 225, 38 y 323 kg ha-1, en comparación con 210, 34 y 297 kg ha-1 de N, P, y K, respectivamente, en surcos sencillos a 96 cm. Cox y Cherney (2001) reportaron que el cultivo de maíz en surcos a 38 cm acumuló 8% más N que en surcos a 76 cm. Con base en lo anterior, se ha sugerido que con la siembra en surcos estrechos es posible incrementar entre 10 y 15 kg ha-1 la dosis de N , sin que aumente la pérdida de nitratos por lixiviación (Cox y Cherney, 2001, 2002). La eficiencia de utilización de nutrimentos generalmente no es afectada por la distancia entre los surcos. La producción de grano de maíz por kilogramo de N, P, y K acumulado en la planta fue de 47, 246 y 35 kg, respectivamente (Karlen y Camp, 1985). Cox y Cherney (2001) reportaron una proporción de 91.7 entre materia seca producida y N acumulado en maíz. El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto del espaciamiento entre surcos sobre rendimiento de materia seca y cantidad de N, P y K acumulada en maíz para forraje.

MATERIALES Y MÉTODOS Se realizaron dos experimentos en el Campo Experimental La Laguna del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) en Matamoros, Coahuila, México (25º 32’ N, 103º 14’ O, y 1150 msnm), en un suelo de textura franco arcillosa. El primer experimento se sembró el 16 de abril de 1999 y el segundo el 9 de junio de 2000, en suelo húmedo en ambos experimentos. Las medias mensuales de temperatura máxima, mínima y media que se presentaron durante la conducción de los experimentos, se muestran en el Cuadro 1. En los dos experimentos se sembró el híbrido 3025W (Pioneer), en surcos sencillos a 38, 50 y 76 cm y en camas de 105 cm con siembra a doble hilera a 25 cm de separación, todos a una densidad de 11.2 plantas m-2. En 1999 las parcelas experimentales fueron de 6 m de longitud y de 10 m en 2000; en ambos años se consideró un ancho de parcela de 8 surcos para los tratamientos de 76 y 105 cm, de 10 surcos para el de 50 cm y de 16 surcos para el de 38 cm. Las parcelas útiles fueron de 5 m de longitud en 1999 y de 8 m en 2000 y en ambos casos comprendieron dos surcos centrales para tratamientos de 76 cm y 105 cm, tres surcos centrales para el de 50 cm y cuatro surcos centrales para el de 38 cm. El diseño experimental empleado fue de bloques completos al

Rendimiento y extracción de nitrógeno, fósforo y potasio de maíz forrajero en surcos estrechos

azar, con cuatro repeticiones. El híbrido 3025W es de ciclo intermedio-precoz, altura intermedia y hojas erectas, con alto potencial de rendimiento. Cuadro 1. Medias mensuales de temperatura máxima, mínima y media en o C en el Campo Experimental La Laguna (INIFAP), durante los ciclos de crecimiento de maíz en 1999 y 2000. 1999 Mes Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre

2000

Máxima Mínima Media Máxima Mínima Media 34.2 37.0 35.5 35.6 35.8 -

14.4 16.2 20.7 20.2 20.2 -

24.3 26.6 28.1 27.9 28.0 -

33.7 36.0 34.8 34.0

19.8 20.5 19.4 17.4

26.8 28.2 27.1 25.7

El manejo agronómico en los dos experimentos fue el recomendado en la región para alta productividad. Al momento de la siembra se fertilizó con la dosis 100-10000 (N, P2O5, K2O); además de aplicar dos dosis de 120 y 80 kg de N ha-1 en el primero y segundo riego de auxilio, respectivamente. En 1999 se aplicaron cuatro riegos de auxilio a los 29, 40, 57 y 78 días después de la siembra (dds) y a los 34, 49, 63 y 77 dds en el 2000. Se realizó una escarda mecánica en los tratamientos a 76 cm y 105 cm a los 30 dds. El control de plagas se realizó mediante cuatro aplicaciones de insecticida: Lorsban 480CE (ia Clorpirifós) en dosis de 1 L ha-1 para el control del gusano cogollero (Spodoptera frugiperda) y Folimat 1000 CE (ia Ometoato) en dosis de 0.5 L ha-1 para el control de araña roja (Tetranychus spp.). En los dos experimentos la cosecha se realizó cuando el grano mostró un tercio de la línea de leche. El contenido de humedad en grano se ajustó al 4%, para igualarlo con el contenido de humedad de materia seca, lo que permitió determinar el índice de cosecha (IC), expresado en kg de grano por kg de materia seca total. El peso de materia seca total y su distribución se determinó en cinco plantas muestreadas al azar en cada parcela, las cuales fueron secadas en una estufa de aire forzado a 60 °C hasta alcanzar peso constante (4% humedad). Las láminas verdes de las hojas y la materia seca total de las plantas muestreadas se utilizaron para determinar el área foliar y la concentración de N, P y K, respectivamente. El área foliar se cuantificó con un medidor (LI-COR LI-300) y un accesorio de cinta transportadora (LI-COR, Lincoln, NE). El índice de área foliar (IAF) se calculó con el cociente de área foliar total

147

de la muestra y el área de terreno correspondiente a cinco plantas. Las muestras fueron procesadas en un molino Wiley con malla de 0.5 mm. El N total se determinó con el método Kjeldhal; el P por colorimetría y el K por fotometría de flama (Chapman y Parker, 1986). El total de N, P, y K acumulado en la materia seca se calculó a partir del peso total de materia seca obtenido por unidad de superficie por la concentración de nutrimentos determinado en la muestra. La eficiencia de utilización de los tres minerales estudiados se determinó con la división de rendimiento de grano y materia seca entre el total de nutrimentos acumulados en la misma superficie. Con la información de los dos años de estudio se realizó una análisis combinado de varianza (Cochran y Cox, 1980) con el programa estadístico SAS (SAS Institute, 1991) y para la comparación de medias se utilizó la prueba de Tukey, con un nivel de significancia de 5%.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Las condiciones de temperatura durante el ciclo del cultivo fueron similares en los dos años de evaluación (Cuadro 1). Durante el período de siembra a floración (65 dds) de 2000, se presentaron temperaturas más altas que en 1999; sin embargo, el análisis estadístico combinado de los dos años de evaluación no mostró diferencia significativa para la interacción año x distancia entre surcos. Por otra parte, el factor distancia entre surcos mostró diferencias significativas para las características: rendimiento de materia seca, distribución de materia seca en los órganos de la planta y concentración de N, P y K en el tejido. El mayor rendimiento de materia seca se obtuvo en surcos a 38 cm y en camas de 105 cm a doble hilera, los que superaron con 14 y 17% al distanciamiento convencional a 76 cm, respectivamente (Cuadro 2), lo que coincide con lo reportado por Bullock et al. (1988), Cox et al. (1998), Cox y Cherney (2001), Widdicombe y Thelen (2002). El rendimiento de grano e índice de cosecha no fueron modificados por la distancia entre surcos. El rendimiento de grano observado no coincide con el incremento reportado en otros estudios para surcos estrechos (Murphy et al., 1996; Porter et al., 1997; Barbieri et al., 2000). Se observó mayor índice de área foliar (IAF) en surcos a 38 cm y 105 cm respecto a surcos convencionales a 76 cm (Cuadro 2). En los dos años de evaluación se encontró una relación lineal significativa entre el IAF y rendimiento

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David Guadalupe Reta Sánchez et al.

Cuadro 2. Rendimiento de materia seca y grano e índices de cosecha y área foliar de maíz cv. 3025W sembrado a cuatro distancias entre surcos. Campo Experimental La Laguna, Matamoros, Coahuila, México. 1999-2000. Materia seca

Grano

IC

IAF

38 HS

- - - - kg ha-1 - - 22368 a 9308 a 0.416 a 7.8 a

50 HS

20199 bc 9278 a 0.459 a 6.6 b

76 HS (t)

19145 c

105 DH

21868 ab 9364 a 0.428 a 7.4 a

y= 1883.5x + 9709.2 R2= 0.8663

26000

Materia seca (kg ha-1)

DS (cm)†

1999 a)

28000

24000

22000 38 cm

20000

50 cm 76 cm

18000

9022 a 0.471 a 5.8 b

105 cm

16000

†

DS= Distancia entre surcos; HS= hilera sencilla; DH= doble hilera; IC= Índice de cosecha; IAF= Índice de área foliar; (t)= Testigo. Para cada variable dentro de cada columna, medias seguidas con la misma letra no son estadísticamente diferentes (p ≤ 0.05) de acuerdo a la prueba de Tukey.

4

24000

La distancia entre surcos afectó significativamente la distribución de materia seca en los órganos de la planta. Se observó mayor acumulación de materia seca en tallo y hoja en surcos a 38 cm respecto a surcos convencionales a 76 cm (Cuadro 3). En surcos a 50 cm se redujo la concentración de N en 9% con respecto a la siembra convencional a 76 cm (Cuadro 4). Las concentraciones de P y K no fueron afectadas por la distancia entre surcos. Estos resultados son similares a los reportados por otros estudios como los de Karlen y Camp (1985) y de Ottman y Welch (1989), quienes observaron que la distancia entre surcos no modificó consistentemente la concentración de N, P, y K en materia seca. En surcos a 38 cm se observó un incremento en la acumulación de N y K en materia seca respecto a la siembra a 76 cm. La cantidad de P extraído fue igual para todos los tratamientos. En surcos a 38 cm se acumularon 36 kg más de N ha-1 que en surcos a 76 cm (Cuadro 4), el doble de los 17 kg de N por

6

7

8

Índice de área foliar

9

b)2000

23000

y = 1835.3x + 6896.7 R2 = 0.7945

22000 21000

Materia seca (kg ha-1)

de materia seca (Figura 1). Esta relación fue similar a la encontrada en estudios como los de Hunter et al. (1970) y Bullock et al. (1988), quienes sugieren que el acrecentado rendimiento que se observó en surcos estrechos se debe al mayor desarrollo del área foliar, lo cual se refleja en un incremento en el peso seco de tallo y hoja antes de la fase de emergencia de estigmas en surcos estrechos (Hoff y Mederski, 1960).

5

20000 19000 18000

38 cm

17000

50 cm

16000

76 cm

15000

105 cm

14000 4

5

6

7

8

9

Índice de área foliar

Figura 1. Relación entre índice de área foliar y el rendimiento de materia seca de maíz cv. 3025W sembrado a cuatro distancias entre surcos. Campo Experimental La Laguna, Matamoros, Coahuila, México. a) 1999 y b) 2000. ha-1 reportados por Cox y Cherney (2001). En cuanto a la extracción de K, en surcos a 38 cm se incrementó en 93 kg ha-1, con respecto al testigo (Cuadro 4), el cual fue superior al incremento de 26 kg ha-1 en surcos dobles en comparación a surcos sencillos a 96 cm determinado por Karlen y Camp (1985). Las concentraciones de N y K en surcos a 38 cm fueron iguales a las observadas en surcos convencionales, por lo tanto, la mayor extracción de estos elementos se debió

Rendimiento y extracción de nitrógeno, fósforo y potasio de maíz forrajero en surcos estrechos

149

Cuadro 3. Distribución de materia seca en los órganos de la planta de maíz cv. 3025W sembrado a cuatro distancias entre surcos. Campo Experimental La Laguna, Matamoros, Coahuila, México. 1999-2000. DS (cm)†

Tallo

Hoja

Otros¶

Mazorca

Total parte aérea

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - g m-2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 447.4 a 625.6 a 1399.7 a 44.0 a 2516.7 a

38 HS 50 HS

389.7 ab

560.0 b

1297.4 a

52.4 a

2299.4 b

76 HS (t)

331.2 b

490.7 c

1392.6 a

41.6 a

2256.2 b

105 DH

364.8 b

539.0 bc

1359.3 a

36.3 a

2299.4 b

† DS= Distancia entre surcos; HS= hilera sencilla; DH= doble hilera; ¶Otros= espiga y primordios; (t)= Testigo. Para cada variable dentro de cada columna, medias seguidas con la misma letra no son estadísticamente diferentes (p ≤ 0.05) de acuerdo a la prueba de Tukey.

Cuadro 4. Concentración y acumulación de N, P y K en la materia seca de maíz cv. 3025W sembrado a cuatro distancias entre surcos. Campo Experimental La Laguna, Matamoros, Coahuila, México. 1999-2000. DS (cm)

N

P

K -1

- - - - - - - - Concentración (g kg ) - - - - - - -

N

P

K -1

- - - - - - - - - - Acumulación (kg ha ) - - - - - - -

38 HS

11.37 a

1.57 a

15.23 a

255 a

35 a

338 a

50 HS

10.40 b

1.75 a

13.49 a

210 b

32 a

273 ab

76 HS (t)

11.41 a

1.59 a

12.77 a

219 b

31 a

245 b

105 DH

10.60 ab

1.60 a

14.07 a

231 ab

35 a

304 ab

DS= Distancia entre surcos; HS= hilera sencilla; DH= doble hilera; (t)= Testigo. Para cada variable dentro de cada columna. Medias seguidas con la misma letra no son estadísticamente diferentes (p ≤ 0.05) de acuerdo a la prueba de Tukey.

al incremento en rendimiento de materia seca (3223 kg ha-1). Los resultados sugieren que el efecto positivo de siembra en surcos estrechos sobre la acumulación de materia seca de la parte aérea (Cuadro 2) y sobre la extracción de N y K (Cuadro 4), se debió a mayor peso de tallo y hoja respecto a mazorca (Cuadro 3), aunque no lo suficiente para modificar el índice de cosecha (Cuadro 2), como lo consignan los estudios de Cox y Cherney (2001) y Widdicombe y Thelen (2002).

acumulado, Karlen y Camp (1985) no encontraron diferencia al cambiar la distribución de plantas de surcos sencillos a dobles a 96 cm. En este estudio se observó que en la producción de grano por kilogramo de N extraído, el tratamiento a 50 cm superó a los surcos a 38 cm. Para el K, el testigo a 76 cm fue superior a los surcos a 38 cm. Lo anterior sugiere que la mayor extracción de N y K en surcos a 38 cm no contribuyó a mejorar la eficiencia de utilización de estos elementos en la producción de grano.

La eficiencia de utilización de N, P y K definida como materia seca total producida por kg de nutrimento acumulado se presenta en el Cuadro 5. Solo la eficiencia de uso de N fue modificada por la distancia entre surcos. La producción de materia seca por kilogramo de N acumulado en surcos a 50 cm fue superior en 10% respecto a surcos a 76 cm. En la producción de grano por kilogramo de minerales

El mayor rendimiento de materia seca y acumulación de N y K observados en surcos estrechos en comparación con el testigo sugiere la necesidad de ajustar la dosis de fertilización. En estudios similares se concluyó que es posible incrementar la dosis de N entre 10 y 15 kg ha-1 respecto a la recomendación para surcos convencionales (Cox y Cherney, 2001 y 2002).

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David Guadalupe Reta Sánchez et al.

Cuadro 5. Eficiencia de utilización de N, P y K en la producción de materia seca y grano en maíz cv. 3025W sembrado a cuatro distancias entre surcos. Campo Experimental La Laguna, Matamoros, Coahuila, México. 19992000. Materia seca (kg kg-1)

DS (cm)

Grano (kg kg-1)

N

P

K

N

P

K

38 HS

88.6 ab

645.4 a

66.9 a

36.6 b

265.1 a

27.9 b

50 HS

96.4 a

635.5 a

75.0 a

44.5 a

293.0 a

34.8 ab

76 HS (t)

87.8 b

641.6 a

80.8 a

41.5 ab

304.8 a

38.4 a

105 DH

94.7 ab

633.4 a

72.8 a

40.6 ab

268.6 a

31.2 ab

DS= Distancia entre surcos; HS= hilera sencilla; DH= doble hilera; (t)= Testigo. Para cada variable dentro de cada columna. Medias seguidas con la misma letra no son estadísticamente diferentes (p ≤ 0.05) de acuerdo a la prueba de Tukey.

CONCLUSIONES En la Comarca Lagunera, la siembra de maíz forrajero en surcos sencillos a 38 cm y a 105 cm en doble hilera incrementa el rendimiento de materia seca en 15.5% en promedio, respecto a la siembra convencional a 76 cm. El incremento en rendimiento de materia seca, que se obtiene con la siembra en surcos estrechos, se debe a mayor índice de área foliar que se desarrolla en etapas tempranas del cultivo, lo que favorece su acumulación en tallos y hojas sin modificar significativamente el índice de cosecha. La siembra en surcos estrechos incrementa la cantidad extraída de N y K, debido al incremento en la producción de materia seca y no al aumento de concentración de estos elementos en los órganos de la planta. La eficiencia de utilización de N para la producción de materia seca se incrementa en 10% con la siembra en surcos sencillos a 50 cm.

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Agricultura Técnica en México Vol. 33 Núm. 2 Mayo-Agosto 2007 p. 153-162

BIOMASA Y RENDIMIENTO DE FRIJOL TIPO FLOR DE JUNIO BAJO RIEGO Y SEQUÍA* BIOMASS AND YIELD OF COMMON BEAN FLOR DE JUNIO TYPE UNDER IRRIGATION AND WATER STRESS Efraín Acosta-Díaz1§, Mario Domingo Amador-Ramírez2, José Saúl Padilla-Ramírez3, J. Patrocinio Gómez-Delgado4 y Heladio Valadez-Montoya4 Programa de Frijol, Campo Experimental General Terán, INIFAP. Apartado Postal 3. Km. 31, carretera Montemorelos-China. 67400 General Terán, Nuevo León, México. Campo Experimental Calera, INIFAP. 3Campo Experimental Pabellón, INIFAP. 4Unidad Académica de Agronomía, Universidad Autónoma de Zacatecas. §Autor para correspondencia: [email protected] 1 2

RESUMEN En el estado de Zacatecas, México se siembra un promedio anual de 200 000 ha de frijol tipo Flor de Junio con rendimiento de 315 kg ha-1. El bajo rendimiento se debe a que el cultivo se realiza en secano y ocurre sequía intermitente. Se determinó el efecto del contenido de humedad en el suelo sobre la madurez, biomasa del vástago y de raíz, proporción raíz/vástago y rendimiento de cuatro genotipos de frijol. En 2002 se realizaron dos experimentos: uno en macetas de 3 kg en invernadero y otro en campo, en la Unidad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Zacatecas. En invernadero se evaluaron cuatro niveles de humedad en el suelo, uno sin sequía y tres niveles de sequía de moderada a severa como sigue: con riego durante el ciclo del cultivo (R) con reposición cada 12 h del 100% de agua evapotranspirada, sequía moderada (SM) con reposición del 75% del volumen de R, sequía severa reposición de 50% de R (SS) y sequía moderada durante la etapa vegetativa y sequía severa durante la etapa reproductiva (SMV+SSR). En campo se evaluaron dos niveles: secano (S) con la aportación pluvial y secano más riego (S+R) con la aportación pluvial más tres riegos. Los tratamientos de sequía tuvieron efecto negativo sobre las características determinadas. En invernadero con el tratamiento SMV+SSR la madurez se redujo en siete días, la biomasa del vástago en 26%, la del sistema radical en 44%, el rendimiento en 53% y la proporción raíz/vástago * Recibido: Noviembre de 2005 Aceptado: Agosto de 2007

aumentó con el nivel de sequía. En campo, los genotipos maduraron trece días antes en secano que en S+R y la biomasa del vástago y rendimiento resultaron 34 y 48% menor en secano en comparación con S+R. Con base en la reducción del rendimiento, el índice de susceptibilidad a sequía y la media geométrica, las líneas UAZ-FJ2 y UAZ-FJ3 resultaron resistentes a sequía. Palabras claves: Phaseolus vulgaris L., índice de susceptibilidad a sequía, líneas mejoradas, media geométrica.

ABSTRACT In the state of Zacatecas, Mexico 200 thousand ha of dry bean Flor de Junio class are annually sown, and its yield average is 315 kg ha-1. This low yield is due to intermittent drought during the growing season. The objective was to determine the effect of different soil moisture levels on plant maturity, shoot and root dry weight per plant, root-shoot ratio and yield of four bean genotypes. In 2002, two trials were conducted; one under greenhouse conditions and the other in the field at the Unidad de Agronomía of the Universidad Autónoma de Zacatecas. In the greenhouse four soil moisture levels

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in 3 kg pots were evaluated; one without drought and three from moderate to severe stress: a) irrigated (R), 100% of the evapotranspired water was restituted every 12 h during the cycle, b) moderate drought (SM), 75% of the volume of R was restituted, c) severe drought (SS), 50% of the volume of R was restituted and d) moderate drought during the vegetative stage and severe drought during the reproductive stage (SMV+SSR). In the field, two treatments were tested: rainfed (S), depending on rainfall and rainfed plus supplemental irrigation (S+R), with rainfall, contribution and three irrigations as needed. The stress treatments affected negatively all traits in the genotypes in comparison with R and S+R treatments in greenhouse and field, respectively. In the greenhouse; in comparison to the control (R) the average reductions observed with the SMV+SSR treatment were: seven days to mature, 26% in shoot dry weight, 44% in root dry weight and 53% in yield. The negative effects increased accordingly to the drought level applied, except for root-shoot ratio, which increased with the stress. Under field conditions, the average reductions under the rainfed treatment (S) as compared to (S+R) were: 13 days for maturity, 34% in shoot dry weight and 48% in yield. On the basis of yield reduction, drought susceptibility index and geometric mean of yield, lines UAZ FJ 2 and UAZ FJ 3 resulted drought resistant. Key words: Phaseolus vulgaris L., bred lines, drought susceptibility index, geometric mean.

INTRODUCCIÓN En el estado de Zacatecas, el frijol se siembra bajo condiciones de secano en tres regiones agro-ecológicas con diferente potencial productivo, determinado con base en información climática y de calidad de suelo. Estas regiones son: a) noroeste, clasificada como de alto potencial, b) centro, potencial medio y c) sureste, bajo potencial (Medina García et al., 1990). En la región centro predomina la siembra de variedades de frijol del tipo Flor de Junio, clasificado como preferente en el mercado nacional. Estas variedades pertenecen a la raza Jalisco (Singh et al., 1991), son de hábito de crecimiento indeterminado tipo III de guía corta, de ciclo intermedio a tardío y sensibles al fotoperíodo (White y Laing, 1989). En la región centro de Zacatecas se siembran 200 000 ha por año de frijol tipo Flor de

Efraín Acosta-Díaz et al.

Junio, con un rendimiento promedio de 315 kg ha-1 (Ortiz Valdez, 1998); de esta superficie, aproximadamente 90% se realiza en condiciones de secano durante el ciclo primavera-verano, en donde predomina la siembra de variedades criollas. Los suelos de la región son pobres en materia orgánica y elementos mayores; con régimen de precipitación deficiente y errático y sequía intermitente, la cual puede presentarse durante las etapas vegetativa y reproductiva del cultivo (Acosta-Gallegos y KohashiShibata, 1989; Acosta-Gallegos et al., 1998). En la región del Altiplano Semiárido de México, constituida por los estados de Zacatecas, Durango, Chihuahua y Aguascalientes, se han implementado dos estrategias para atenuar los efectos de sequía: una mediante la práctica del ‘pileteo’ para incrementar la captación de lluvia y mejorar las condiciones de humedad del suelo y otra a través del mejoramiento genético, cuya finalidad es la obtención de variedades resistentes a sequía. Como resultado de la segunda estrategia, se han desarrollado variedades de frijol de diferente tipo de grano, con alta expresión de rendimiento en condiciones de sequía (Acosta-Gallegos et al., 1998; Acosta-Díaz et al., 2004). La adaptación de las variedades de frijol al régimen de precipitación que prevalece en la región del Altiplano Semiárido, se debe a que poseen las características de plasticidad fenológica (Acosta-Gallegos et al., 1996; Acosta-Díaz et al., 2004), plasticidad morfológica (Acosta-Díaz et al., 2004) y alta acumulación de biomasa (Rosales-Serna et al., 2004; Padilla et al., 2005), así como ajuste estomático (Rosales-Serna et al., 2001; Acosta-Díaz et al., 2004). Con respecto a la susceptibilidad del frijol a sequía en sus etapas de desarrollo, se ha determinado que la etapa reproductiva es la de mayor susceptibilidad, en la que se afecta en mayor proporción el rendimiento (Acosta-Gallegos y Kohashi-Shibata, 1989; Nielsen y Nelson, 1998), debido a que en esta etapa se da la máxima demanda por asimilados (Laing et al., 1984). En México sólo existe una variedad registrada de frijol tipo Flor Junio: Flor de Junio Marcela (Castellanos et al., 2003). El objetivo de este estudio fue determinar el efecto del contenido de humedad en el suelo en el rendimiento y otras características en cuatro genotipos de este tipo de frijol bajo diferentes condiciones de humedad en invernadero y de campo.

Biomasa y rendimiento de frijol tipo Flor de Junio bajo riego y sequía

MATERIALES Y MÉTODOS Localidad de prueba, manejo de cultivo y diseño experimental Se realizaron dos experimentos simultáneos en 2002: uno en macetas en invernadero y otro en campo, en la Unidad Académica de Agronomía de la Universidad Autónoma de Zacatecas, en Cieneguillas, Zacatecas, México (22° 44' N, 102° 41' O y 2200 msnm). El clima es templado seco, con una precipitación media anual de 350 mm (Medina García et al., 1998). El suelo es Castañozem lúvico (FAO, 1989), con más de 1 m de profundidad, pH ligeramente alcalino (7.3) y pobre en materia orgánica (1.5%), de textura franca, contenido de humedad a capacidad de campo de 20.2 y 19.8% y de 10.9 y 10.7% a marchitez permanente en los estratos de 0-30 y 30-60 cm de profundidad, respectivamente. En el experimento en invernadero (con cubierta de plástico calibre 400) se utilizaron macetas de 24 cm de diámetro con 3.0 kg de sustrato constituido por una mezcla de arena, suelo y tierra de hoja en proporción 3:2:1, respectivamente. Las macetas se cubrieron con plástico negro y se protegieron con papel aluminio para evitar la evaporación del suelo y se colocó una malla en el fondo para evitar la pérdida de suelo. Previo a la siembra se aplicó un riego con 1.0 L de agua por maceta el 28 de mayo de 2002; se sembró en tierra húmeda el 30 de mayo de 2002, se colocaron 2 semillas por maceta para conservar la plántula más vigorosa en la etapa de primera hoja trifoliada. Se fertilizó con la dosis 1-1-1 g de N2-P2O5-K2O5 por maceta al momento de la siembra y 31 días después de la siembra. Se realizaron dos aplicaciones de agroquímicos, 21 de junio y 30 de junio, con la mezcla de gusatión y terramicina agrícola al 5% en dosis de 0.5 L y 250 mL ha-1, diluida en 100 L de agua. El gusatión se aplicó para el control preventivo de la conchuela (Epilachna varivestis), diabrótica (Diabrotica spp.) y chicharrita (Empoasca kraemeri); mientras que la terramicina se utilizó para el control preventivo de tizón común (Xantomonas campestris pv. phaseoli) y tizón del halo (Pseudomonas syringae pv. phaseolicola). Se evaluaron cuatro niveles de humedad en el suelo, uno con riego completo y tres con riego incompleto (sequía). Con riego completo (testigo), durante el ciclo del cultivo se repuso 100% del agua evapotranspirada cada 12 h o cuando el contenido de humedad en el suelo descendió

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al 80% de capacidad de campo. En los tratamientos con riego incompleto o de sequía, el volumen de agua aplicado se determinó con base en el volumen aplicado al tratamiento R: a) se aplicó el equivalente al 75% del volumen que correspondió al tratamiento R durante todo el ciclo y se definió como sequía moderada (SM), b) se aplicó el equivalente al 50% de R durante todo el ciclo y se definió como sequía severa (SS), y c) se aplicó el 75% de R durante la etapa vegetativa más 50% de R durante la etapa reproductiva y se definió como sequía moderada durante la etapa vegetativa y severo durante la reproductiva (SMV+SSR). Los tratamientos anteriores se diseñaron con el propósito de representar los tipos de sequía intermitente que pueden ocurrir en la región del Altiplano Semiárido de México (Acosta-Gallegos y Kohashi-Shibata, 1989). En campo la siembra se realizó el 11 de junio de 2002 en tierra húmeda con la precipitación ocurrida, a 76 cm entre surcos y 10 cm entre plantas (131 578 plantas ha-1). Se fertilizó con la dosis 40-60-00 kg ha-1 de N2-P2O5K2O5 al momento de la siembra (Pérez-Trujillo, 1998). Se realizaron dos escardas mecánicas a los 20 y 40 días después de la siembra para mantener el cultivo libre de malezas. Se efectuaron dos aplicaciones preventivas con los agroquímicos mencionados para evitar plagas y enfermedades. En campo se evaluaron dos niveles de humedad en el suelo: a) secano (S), en el que la humedad aportada al suelo dependió completamente de la precipitación pluvial (Figura 1) y b) secano más riego (S+R), en éste el contenido de humedad en el suelo se mantuvo cercana al 70% de CC durante todo el ciclo del cultivo con la aportación pluvial y tres riegos de auxilio de 5 cm cada uno, aplicados considerando la humedad del suelo a los 22, 34 y 60 días después de la siembra. En el experimento de invernadero se utilizó un diseño experimental completamente al azar y en el de campo de bloques completos al azar; el análisis de los datos se realizo bajo un arreglo factorial (tratamientos de humedad en el suelo y genotipos) con 4 repeticiones en ambos experimentos; el factor A lo constituyeron los tratamientos de humedad y el B los genotipos de frijol. En el experimento de invernadero la unidad experimental consistió en una maceta con una planta y en el campo cuatro surcos de 6 m de longitud.

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Precipitación

T max

Efraín Acosta-Díaz et al.

T min

70

30

60

25

50

20

40 15

facilitar la extracción de la raíz se aplicó una solución de 10 kg de sal común (NaCl) disuelta en 100 L de agua, posteriormente se eliminó el exceso de solución con papel absorbente. La proporción raíz/vástago fue el cociente entre el peso seco del sistema radical y peso seco del vástago.

30 10

20

Índice de cosecha, reducción de rendimiento, índice de susceptibilidad a sequía y media geométrica.

5

10

0

0 1-10

11-20 21-30

1-10

11-20 21-30

1-10

11-20

21-30

1-10

11-20

21-30

Figura 1. Precipitación acumulada y temperatura máxima y mínima en decenas durante el período de junio a septiembre. Cieneguillas, Zacatecas, México. 2002. La flecha del extremo izquierdo indica fecha de siembra y las otras tres fechas la aplicación de cada riego de auxilio. Material genético Se utilizaron cuatro genotipos de frijol de grano tipo Flor de Junio de hábito de crecimiento indeterminado tipo III, guía corta y ciclo intermedio (Singh et al., 1991), tres de ellos son líneas mejoradas desarrolladas por selección individual a partir de 200 variedades criollas colectadas en la región centro del estado de Zacatecas, por el Programa de Mejoramiento Genético de Frijol de Temporal de la Unidad Académica de Agronomía de la Universidad Autónoma de Zacatecas y el otro fue una variedad criolla (testigo) que se siembra ampliamente en la región centro de Zacatecas. Madurez fisiológica

El índice de cosecha se calculó con la siguiente ecuación: IC= (rgi/rbi) x 100 donde: rgi= Rendimiento de grano del i-ésimo genotipo y rb i= Rendimiento de biomasa del i-ésimo genotipo (Schneider et al., 1997; Ramírez-Vallejo y Kelly, 1998). La reducción del rendimiento se calculó con la siguiente expresión: Reducción= [1-(rsi/rri)] x 100 donde: rsi= Rendimiento de grano en los tratamientos de sequía para el i-ésimo genotipo y rri= Rendimiento de grano en el tratamiento de riego para el i-ésimo genotipo

Los días a madurez fisiológica se definieron como los transcurridos desde la siembra hasta que 90% de las vainas, en 50% de las plantas, perdieron su pigmentación verde (Schoonhoven y Pastor-Corrales, 1987).

El índice de susceptibilidad a sequía se calculó con la siguiente ecuación (Fisher y Maurer, 1978):

Biomasa del vástago y sistema radical, rendimiento de grano y relación raíz/vástago

donde:

Al momento de madurez fi siológica se determinó la biomasa del vástago y el rendimiento de grano en los dos experimentos, invernadero y campo; y la biomasa del sistema radical del experimento de invernadero en g/planta. Excepto por el grano, todas las partes colectadas se secaron a 70 ºC en una estufa de circulación forzada hasta peso constante antes de determinar su peso. Para

ISS= [1-(rsi/rri)]/IIS

rsi= Rendimiento de grano en los tratamientos de sequía para el i-ésimo genotipo, rri = Rendimiento de grano en el tratamiento de riego para el i-ésimo genotipo y IIS es el Índice de Intensidad de Sequía. Este último se calculó con la siguiente expresión:

Biomasa y rendimiento de frijol tipo Flor de Junio bajo riego y sequía

IIS= (Rs/Rr) x 100 donde: Rs= Rendimiento promedio de grano de los genotipos en los tratamientos de sequía y Rr= Rendimiento promedio de grano de los genotipos en riego. La media geométrica se calculó con la expresión propuesta por Fisher y Maurer (1978): MG= (rsi x rri)1/2 donde: rsi= Rendimiento de grano en los tratamientos de sequía del i-ésimo genotipo y rr i = Rendimiento de grano en riego del i-ésimo genotipo.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Características fenológicas Se detectaron diferencias altamente significativas (p≤0.01) entre tratamientos de humedad para los días a madurez fisiológica, tanto en el experimento de invernadero como en el de campo (datos no presentados). Lo anterior indica que esta característica respondió a las condiciones de humedad que se establecieron durante el desarrollo del

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cultivo. En general, los tratamientos de sequía y el de secano disminuyeron los días a madurez fisiológica con respecto al tratamiento de riego, con mayor disminución en condiciones de campo que en invernadero, debido a que el ciclo del cultivo de los genotipos fue más prolongado en campo (Cuadro 1). Bajo condiciones de invernadero, la reducción en los días a madurez fisiológica fue mayor en el testigo que en las líneas mejoradas. Respuesta que se observó en el tratamiento de SMV+SSR, ya que no existieron las condiciones favorables para la recuperación de los genotipos. La mayor reducción en los días a madurez fisiológica inducida por el tratamiento de SMV+SSR se observó en las líneas UAZ FJ 2 y UAZ FJ 10, mientras que en campo, el testigo y la línea UAZ FJ 3 mostraron la mayor reducción. Estos resultados son similares a los obtenidos en otras investigaciones realizadas con genotipos diferentes sometidos a estrés hídrico (Acosta-Gallegos y Kohashi-Shibata, 1989; Acosta-Díaz et al., 1997; Ramírez-Vallejo y Kelly, 1998; Acosta-Gallegos y Rosales-Serna et al., 2001; Acosta-Díaz et al., 2004). Los resultados observados sugieren que las líneas mejoradas poseen entre otras características, plasticidad fenológica, atributo que se encuentra en la mayoría de las variedades de frijol sembradas en la región del Altiplano Semiárido de México (Acosta-Gallegos y Kohashi-Shibata, 1989; Acosta-Gallegos et al., 1996). En esta región se ha observado que los días para alcanzar la madurez fisiológica de las variedades mejoradas se reducen considerablemente por efecto de sequía intermitente y del fotoperíodo que va disminuyendo conforme avanza el ciclo (Acosta-Gallegos et al., 1988 y Rosales-Serna et al., 2001).

Cuadro 1. Días a madurez fisiológica de cuatro genotipos de frijol clase Flor de Junio en diferentes tratamientos de humedad, en condiciones de invernadero y campo. Cieneguillas, Zacatecas, México. 2002. DMF Invernadero Genotipo UAZ FJ 2 UAZ FJ 3 UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media DMS (0.05)

DMF Campo

R

SM

SS

SMV + SSR

S+R

S

99 95 98 98 97 8.19

97 93 95 94 94 1.98

94 91 94 93 93 8.05

92 88 89 89 89 2.33

105 110 108 112 108 2.55

96 95 95 95 95 1.10

DMF= Días a madurez fisiológica; R= Riego; SM= Sequía moderada; SS= Sequía severa; SMV+SSR= Sequía moderada durante la etapa vegetativa y sequía severa durante la etapa reproductiva; S= secano; S+R= Secano más 3 riegos; (t)= Testigo; DMS (0.05)= 4.51 entre tratamientos de humedad en invernadero y 1.60 en campo; DMS (0.05)= 7.43 para la interacción tratamiento de humedad x genotipo en invernadero y 2.63 en campo.

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Efraín Acosta-Díaz et al.

Biomasa del vástago Se detectó diferencia altamente significativa (p≤0.01) entre los tratamientos de humedad, los genotipos y para la interacción tratamiento de humedad x genotipo para la producción de biomasa del vástago en condiciones de campo (datos no presentados). En general, la sequía disminuyó la acumulación de peso seco del vástago sólo en el tratamiento SMV+SSR bajo condiciones de invernadero en comparación con el tratamiento de R y en el tratamiento de S bajo condiciones de campo, en comparación con el tratamiento de S+R. La reducción promedio de los genotipos fue 26% con el tratamiento SMV+SSR bajo condiciones de invernadero y 34% con el tratamiento S bajo condiciones de campo (Cuadro 2). La significancia estadística observada en la interacción tratamiento de humedad x genotipo para la biomasa del vástago bajo condiciones de campo, indica que los genotipos presentaron diferente respuesta a los tratamientos de humedad en el suelo. Bajo condiciones de invernadero, los genotipos con mayor producción de biomasa del vástago fueron: la línea UAZ FJ 10 en R; las líneas UAZ FJ 2, UAZ FJ 3 y UAZ FJ 10 en SM y SS; la línea UAZ FJ 10 y la variedad criolla en SMV+SSR; y bajo condiciones de campo, la línea UAZ FJ 3 y la variedad criolla en S+R; y las tres líneas mejoradas en S.

comparación con los testigos R y S+R, respectivamente (Cuadro 2). Estos resultados coinciden con los reportados para otros tratamientos de sequía, tanto en condiciones de invernadero (Acosta-Díaz et al., 1997 y 2004) como de campo (Acosta-Gallegos y Kohashi-Shibata, 1989). Los resultados sugieren que la adaptación de los genotipos a las condiciones de sequía intermitente se debe, en parte, a la acumulación de biomasa en el vástago, la cual puede ser un criterio indirecto de selección para el rendimiento de grano en frijol bajo condiciones de temporal (RosalesSerna et al., 2004; Acosta-Díaz et al, 2004; Padilla-Ramírez et al., 2005).

Biomasa del sistema radical Para la producción de biomasa del sistema radical, no se observaron diferencias entre tratamientos de humedad, genotipos e interacción en el experimento de invernadero (datos no presentados). Sin embargo, el peso promedio del sistema radical de los genotipos registró disminución considerable por efecto de los tratamientos de sequía, con respecto al testigo, la cual fue de 29% en el tratamiento de SM, 33% en el tratamiento de SS y 44% en SMV+SSR (Cuadro 3). La ausencia de diferencias significativas entre

Cuadro 2. Peso seco del vástago de cuatro genotipos de frijol tipo Flor de Junio en diferentes tratamientos de humedad, bajo condiciones de invernadero y de campo. Cieneguillas, Zacatecas, México. 2002. Campo (g m-2)

Invernadero (g/planta) Genotipo UAZ FJ 2 UAZ FJ 3 UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media DMS (0.05)

R

SM

SS

SMV+SSR

S+R

S

2.24 2.51 3.66 2.63 2.76 0.33

3.36 3.59 3.40 3.07 3.35 0.47

3.66 3.52 3.24 3.00 3.35 0.69

1.61 1.98 2.28 2.29 2.04 0.76

342.92 387.36 346.54 396.41 368.30 77.51

241.05 253.38 249.07 222.30 241.45 47.32

R= Riego; SM= Sequía moderada; SS= Sequía severa; SMV+SSR= Sequía moderada durante la etapa vegetativa más sequía severa durante la etapa reproductiva; S+R= Secano mas tres riegos de auxilio; S= Secano; (t)= Testigo DMS (0.05)= 1.09 entre tratamientos de humedad en invernadero y 54.92 en campo; DMS (0.05)= 3.26 para la interacción tratamiento humedad x genotipo en invernadero y 90.49 en campo.

En lo que respecta al efecto de los tratamientos de humedad sobre la producción de biomasa del vástago, los genotipos presentaron una respuesta diferencial. La mayor producción se observó en las tres líneas mejoradas con el tratamiento SMV+SSR bajo condiciones de invernadero y en la variedad criolla en el tratamiento S bajo condiciones de campo, en

tratamientos, a pesar de las marcadas diferencias entre tratamientos de sequía y el de riego, sugiere la necesidad de un mayor número de repeticiones para disminuir el error experimental. En general, las reducciones en peso de la raíz fueron proporcionalmente más altas que las correspondientes al peso del vástago, lo que indica que la biomasa del sistema

Biomasa y rendimiento de frijol tipo Flor de Junio bajo riego y sequía

159

Cuadro 3. Peso seco del sistema radical (g/planta) de cuatro genotipos de frijol tipo Flor de Junio establecidos en cuatro tratamientos de humedad, bajo condiciones de invernadero. Cieneguillas, Zacatecas, México. 2002. Genotipo UAZ FJ 2 UAZ FJ 3 UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media DMS (0.05)

R

SM

2.96 1.66 2.40 1.96 2.24 0.23

1.36 1.60 1.90 1.53 1.59 0.21

SS SMV+SSR Media 1.53 1.50 1.50 1.43 1.49 0.29

1.20 1.50 1.16 1.16 1.25 0.55

1.76 1.56 1.74 1.52 1.64

Cuadro 4. Proporción raíz/vástago en cuatro genotipos de frijol tipo Flor de Junio establecidos en cuatro tratamientos de humedad, bajo condiciones de invernadero. Cieneguillas, Zacatecas, México. 2002. Genotipo UAZ FJ 2 UAZ FJ 3 UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media DMS (0.05)

R

SM

SS

0.174 0.106 0.132 0.117 0.132 0.026

0.103 0.135 0.164 0.132 0.133 0.026

0.145 0.128 0.140 0.134 0.136 0.018

SMV+SSR Media 0.124 0.164 0.141 0.153 0.145 0.038

0.136 0.133 0.144 0.134 0.136

R= Riego; SM= Sequía moderada; SS= Sequía severa; SMV+SSR= Sequía moderada durante la etapa vegetativa más sequía severa durante la etapa reproductiva; (t)= Testigo; DMS (0.05)= 0.28 entre tratamientos de humedad y 0.46 para la interacción tratamiento de humedad x genotipo.

R= Riego; SM= Sequía moderada; SS= Sequía severa; SMV+SSR= Sequía moderada durante la etapa vegetativa más sequía severa durante la etapa reproductiva; (t)= Testigo; DMS (0.05)= 0.023 entre tratamientos de humedad y 0.039 para la interacción tratamiento de humedad x genotipo.

radical fue más sensible que la biomasa del vástago a los tratamientos de sequía. Este resultado difiere con lo observado en otros genotipos sometidos a condiciones diferentes de sequía (Acosta-Díaz et al., 2004). Lo anterior, podría atribuirse a ajustes en la relación fuente-demanda (D’Souza y Coulson, 1988), y a que el crecimiento del sistema radical se reduce o se detiene a partir de que la planta inicia la fase reproductiva (Kuruvadi y Aguilera, 1990; Ramírez-Vallejo y Kelly, 1998).

Se observó respuesta diferencial entre los genotipos para la proporción raíz/vástago. Los valores más altos se observaron en las líneas UAZ FJ 2 y UAZ FJ 10 en los tratamientos de R y SS, en las líneas UAZ FJ 10 y UAZ FJ 3 con SM, en la línea UAZ FJ 3 y la variedad criolla con SMV+SSR (Cuadro 4). Los genotipos mostraron cambios y ajustes en proporción entre peso seco del sistema radical y el vástago, así como en la relación fuente-demanda, de tal manera que la raíz con mayor desarrollo podría contribuir a mayor capacidad de exploración del suelo. Sobre este tema, D’Souza y Coulson (1988) reportaron que el crecimiento del sistema radical del frijol se incrementó en condiciones de sequía impuesta antes de la floración, éste se detuvo en la floración y se redujo después de la floración.

Proporción raíz/vástago Se observaron diferencias significativas (p≤0.05) en la interacción tratamiento de humedad x genotipo para la proporción peso seco de raíz sobre peso seco del vástago (datos no presentados). La proporción raíz/vástago varió en función del nivel de sequía y la etapa de crecimiento en que se aplicó. En general, el peso seco del sistema radical fue menor que el del vástago en los cuatro genotipos de frijol evaluados; consecuentemente, la proporción fue menor de la unidad. Los valores de la proporción raíz/vástago fueron significativamente mayores en los tratamientos de sequía que en los de riego. No obstante que no se observaron diferencias significativas entre genotipos para esta característica, se registró un incremento de 42% en el tratamiento de SMV+SSR en comparación con el testigo R (Cuadro 4). Este incremento se debió a la aportación de la línea UAZ FJ 3 y la variedad criolla. Resultados similares han sido reportados en frijol bajo condiciones de invernadero (López et al., 1987; AcostaDíaz et al., 2004).

Rendimiento de grano Se observaron diferencias significativas (p≤0.01) entre tratamientos de humedad en el ensayo de invernadero y entre genotipos en campo, así como diferencias significativas (p≤0.05) en la interacción tratamientos de humedad x genotipo en campo (datos no presentados). En invernadero, los tratamientos de sequía redujeron significativamente el rendimiento promedio de los genotipos con respecto al testigo, 41% en el tratamiento SM, 46% en SS y 52% en SMV+SSR; en condiciones de campo, fue de 48% en el tratamiento S (Cuadro 5). Los porcentajes en que se redujo el rendimiento representan el índice de intensidad de sequía (IIS) al que fueron sometidos los genotipos. Los valores de IIS obtenidos bajo condiciones de invernadero fueron menores que los reportados en otros trabajos realizados

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Efraín Acosta-Díaz et al.

bajo sequía controlada: IIS= 0.63 (Ramírez-Vallejo y Kelly, 1998). En contraste, el IIS observado bajo condiciones de campo fue similar a los reportados bajo condiciones de sequía intermitente en el Altiplano Semiárido de México; IIS= 0.49 por Schneider et al. (1997) y 0.48 y 0.49 por Rosales-Serna et al. (2004).

en SS; las líneas UAZ FJ 2 y UAZ FJ 3 en SMV+SSR, bajo condiciones de invernadero y la UAZ FJ 2 en S en condiciones de campo. Lo anterior, se debió en parte, a la aceleración de la madurez fisiológica en los tratamientos de sequía acoplada a alta capacidad de removilizar asimilados, de acuerdo con Acosta-Díaz et al. (2004).

Cuadro 5. Rendimiento de grano de cuatro genotipos de frijol tipo Flor de Junio en diferentes tratamientos de humedad, bajo condiciones de invernadero y de campo. Cieneguillas, Zacatecas, México. 2002. Campo (g m-2)

Invernadero (g/planta) Genotipo Línea UAZ FJ 2 Línea UAZ FJ 3 Línea UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media Reducción (%) DMS (0.05)

R

SM

SS

SMV+SSR

S+R

S

14.70 13.13 14.50 14.10 14.10

9.73 8.23 8.13 8.50 8.64 38 1.57

6.83 8.13 7.43 7.66 7.51 46 1.62

8.06 7.13 5.90 5.26 6.58 53 1.53

368.45 343.47 353.34 358.00 355.81

193.80 187.66 177.77 168.75 181.99 48 18.64

3.31

26.75

R= Riego; SM= Sequía moderada; SS= Sequía severa; SMV+SSR= Sequía moderada durante la etapa vegetativa más sequía severa durante la etapa reproductiva; S= Secano; (t)= Testigo; DMS (0.05)= 1.76 entre tratamientos de humedad en invernadero y 19.70 en campo; DMS (0.05)= 2.90 para la interacción tratamiento humedad x genotipo en invernadero y 32.46 en campo.

Algunas líneas superaron en los diferentes tratamientos a la variedad criolla en rendimiento, entre las cuales están: UAZ FJ 2 y UAZ FJ 10 en R, UAZ FJ 2 en SM, UAZ FJ 3 en SS y UAZ FJ 2 y UAZ FJ 3 en SMV+SSR, bajo condiciones de invernadero y UAZ FJ 2 en S+R y UAZ FJ 2 y UAZ FJ 3, en S, bajo condiciones de campo (Cuadro 5). Es importante señalar que la línea UAZ FJ 2 mostró alto potencial de producción con y sin estrés hídrico, en invernadero y campo. En general, existen fuentes de resistencia a sequía en la raza Jalisco, las cuales pueden incorporarse a las razas Durango y Mesoamericana (Acosta-Gallegos et al., 1998; AcostaDíaz et al., 2004). Índice de cosecha, reducción de rendimiento, índice de susceptibilidad a sequía y media geométrica Se observaron diferencias significativas (p≤0.01) entre los tratamientos de humedad para el índice de cosecha en los dos experimentos (datos no presentados). En general ocurrió disminución en el índice de cosecha de los genotipos con respecto al testigo en los tratamientos de sequía (Cuadro 6). Los genotipos que mostraron mayor índice de cosecha en tratamientos de sequía, fueron: línea UAZ FJ 2 en SM, la variedad criolla, y las líneas UAZ FJ 3 y UAZ FJ 10

Con base en los resultados obtenidos en cuanto a reducción de rendimiento, índice de susceptibilidad a sequía y la media geométrica se identificaron como resistentes a sequía las líneas UAZ FJ 2 y UAZ FJ 3, tanto en condiciones de invernadero como de campo (Cuadro 6). En contraste, con la utilización individual de los parámetros anteriores se observó una respuesta diferencial entre los genotipos a los tratamientos de sequía. Con los valores de reducción de rendimiento e índice de susceptibilidad a sequía, se determinó que las líneas UAZ FJ 2 y UAZ FJ 3 en SMV+SSR bajo condiciones de invernadero y en S bajo condiciones de campo, y línea UAZ FJ 3, en SM bajo condiciones de invernadero, fueron superiores al testigo. Los genotipos con los valores más altos en la media geométrica fueron: línea UAZ FJ 2 en SM bajo condiciones de invernadero y líneas UAZ FJ 2 y UAZ FJ 3, en SMV+SSR bajo condiciones de invernadero y en S, bajo condiciones de campo. Lo anterior podría atribuirse a la alta acumulación de materia seca en el vástago y el alto rendimiento que mostraron en el tratamiento de riego. Resultados similares se han consignado entre genotipos de frijol de diferentes orígenes y acervos genéticos en condiciones de sequía terminal (Acosta-Díaz et al., 2004).

Biomasa y rendimiento de frijol tipo Flor de Junio bajo riego y sequía

161

Cuadro 6. Índice de cosecha, reducción de rendimiento, índice de susceptibilidad a sequía y media geométrica de cuatro genotipos de frijol tipo Flor de Junio en cuatro tratamientos de humedad, bajo condiciones de invernadero y campo. Cieneguillas, Zacatecas, México. 2002.

Genotipo

Invernadero SM

Línea UAZ FJ 2 Línea UAZ FJ 3 Línea UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media DMS (0.05)

67 61 60 64 63 19.32

Línea UAZ FJ 2 Línea UAZ FJ 3 Línea UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media

34 37 44 40 39

Línea UAZ FJ 2 Línea UAZ FJ 3 Línea UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media

0.83 0.90 1.07 0.97 0.94

Línea UAZ FJ 2 Línea UAZ FJ 3 Línea UAZ FJ 10 Variedad criolla (t) Media

11.96 10.39 10.86 10.95 11.04

SS Índice de cosecha (%) 56 61 61 63 60 20.16 Reducción de rendimiento (%) 53 38 49 46 46 Índice de susceptibilidad a sequía 1.17 0.83 1.06 1.00 1.01 Media geométrica 10.02 10.33 10.38 10.39 10.28

Campo SMV+SSR

S

74 67 63 60 66 16.90

45 44 42 43 43 4.25

45 46 59 63 53

48 45 50 52 49

0.86 0.88 1.13 1.21 1.02

0.96 0.90 1.00 1.04 0.97

10.88 9.67 9.25 8.61 9.60

267 259 257 246 257

SM= Sequía moderada; SS= Sequía severa; SMV+SSR= Sequía moderada durante la etapa vegetativa más sequía severa durante la etapa reproductiva; S= Secano; (t)= Testigo.

CONCLUSIONES

LITERATURA CITADA

Los tratamientos de sequía redujeron el ciclo del cultivo de los cuatro genotipos en comparación con el tratamiento de riego bajo condiciones de invernadero y de campo. La reducción fue mayor en condiciones de campo.

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Bajo condiciones de invernadero, la producción promedio de biomasa del sistema radical fue mayor que la del vástago en los tratamientos de sequía. Las líneas UAZ FJ 2 y UAZ FJ 3 fueron las más resistentes a sequía bajo las dos condiciones de cultivo, de acuerdo con la reducción de rendimiento, índice de susceptibilidad a sequía y media geométrica.

162 Agric. Téc. Méx. Vol. 33 Núm. 2 Mayo - Agosto 2007

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Agricultura Técnica en México Vol. 33 Núm. 2 Mayo-Agosto 2007 p. 163-173

APROPIACIÓN DE TECNOLOGÍA POR PRODUCTORES DE MAÍZ EN EL ESTADO DE TLAXCALA, MÉXICO*

APPROPRIATION OF TECHNOLOGY BY MAIZE GROWERS IN THE STATE OF TLAXCALA, MEXICO Miguel Ángel Damián Huato1§, Benito Ramírez Valverde2, Filemón Parra Inzunza2, Juan Alberto Paredes Sánchez2, Abel Gil Muñoz2, Artemio Cruz León3 y Jesús Francisco López Olguín1 Departamento de Agroecología y Ambiente, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Av. 14 Sur 6301, Ciudad Universitaria. 72570 Puebla, Puebla, México. 2Colegio de Postgraduados Campus-Puebla. 3Universidad Autónoma Chapingo. §Autor para correspondencia: [email protected]

1

RESUMEN La tecnología disponible para los cultivos mejora su rendimiento y calidad si se utiliza en forma adecuada. El objetivo de esta investigación fue desarrollar una metodología para identificar y evaluar factores limitantes del uso y aplicación de la tecnología recomendada por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), para la producción de maíz en el estado de Tlaxcala, México. La investigación se realizó en agosto de 2002 en los 60 municipios del estado. Se encuestaron 1884 productores de maíz seleccionados al azar, se preguntó sobre prácticas agronómicas, rendimiento, y aspectos económicos y sociológicos: familiares y comunitarios. Se elaboró un índice de apropiación de tecnología de 0 a 100 unidades: 0 correspondió a los productores que no utilizan la tecnología recomendada y 100 a quienes la utilizan y aplican total y adecuadamente. Con base en los resultados de la encuesta se tipificó a los productores de acuerdo al valor del índice obtenido como: de muy baja, baja, media y alta apropiación. El 73% de los productores se clasificaron como de baja apropiación y solo 1.5% de alta. Se observó una relación directa entre índice de apropiación y rendimiento; sin embargo, solo un tercio de la tecnología fue utilizada por los productores. Los principales factores que limitan el uso y la aplicación correcta de la tecnología fueron: acceso limitado a factores de la producción, relevancia de las prácticas tradicionales, desempeño de otras actividades * Recibido: Diciembre de 2005 Aceptado: Agosto de 2007

complementarias, bajos ingresos, migración y escasa asesoría técnica. El concepto de apropiación de tecnología agrícola, la técnica de índice de apropiación y el instrumento analítico de tipología de productores, articularon la secuencia metodológica empleada en esta investigación. Palabras clave: Zea maiz L., apropiación de tecnología, innovación, tipología de productores. ABSTRACT Correctly applied, the technology available for maize production can increase yield. The objective of this research was to develop a methodology for evaluating and identifying the main factors that restrict the use and the proper application of the technology recommended by Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) for maize production in the state of Tlaxcala, Mexico. In august 2002, a survey was carried out throughout the 60 counties of the state on 1884 maize growers randomly chosen, in order to know their agronomic practices and economic and sociological status of their families and communities. A technology appropriation index was constructed with a scale from 0 to 100 units, in which 0 corresponded to the growers with no use of the recommended technology at all and 100 to those that use it all and do applied it properly. With the

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data from the survey, the maize growers were classified as of: very low, low, medium, high and very high appropriation level. The results showed that 73% of the farmers were at the low appropriation level and only 1.5% at the high level. A direct relationship between the appropriation level and yield was found; however, only one third of the available technology was used. The main factors that restrict the use of technology and its proper application were: restricted access to the production elements, relevance of traditional practices, complementary activities, low income, migration and lack of technical assistance. The technology appropriation concept, the appropriation index and the typology of the farmers as an analysis tool, articulated the methodological sequence utilized in this research. Key words: Zea maiz L., appropriation of technology, innovation, farmer´s typology.

INTRODUCCIÓN La investigación agrícola aporta conocimientos para mejorar la rentabilidad de los cultivos y conservar los recursos naturales. El INIFAP es la institución del gobierno federal encargada de atender las demandas y necesidades de las cadenas agroindustriales y de los productores en materia de investigación agrícola (INIFAP, 2003). El modelo de trabajo que utiliza el INIFAP incluye cuatro etapas: experimentación, validación, transferencia y adopción. La experimentación genera el conocimiento que sustenta la validez de la tecnología; la validación evalúa la aplicabilidad de los resultados de la investigación en el contexto comercial; la transferencia de tecnología se define como la difusión de las innovaciones tecnológicas a los usuarios y la adopción es la incorporación del componente tecnológico a los sistemas de producción (Laird, 1977). Un aspecto crucial que soslaya este modelo es la evaluación del grado con que la tecnología se incorpora en forma adecuada a los sistemas de producción, ya que de ello dependen los incrementos en productividad esperados. El impacto de la investigación agrícola se evalúa con dos métodos. El primero, sugerido por el Servicio Internacional para la Investigación Agrícola Nacional (ISNAR), propone el Sistema de Evaluación del Desempeño Organizacional (OPAS) y se define como la capacidad de la organización para usar sus recursos en forma eficiente y obtener resultados acordes con sus objetivos (Peterson et al., 2003). Este método,

Miguel Ángel Damián Huato et al.

cuantifica la productividad mediante los productos y patentes creadas, y la respectiva producción bibliográfica. El segundo, estima el impacto de las inversiones en investigación a través del incremento en el bienestar social o la productividad agrícola (Ekboir, 2004). Existen tres vertientes relacionadas con la transferencia de tecnología. En la primera Rogers y Svenning (1979) propusieron que la transferencia de tecnología determina el grado de modernización de la actividad agrícola y de la sociedad rural y plantearon la teoría “difusión de innovaciones” para investigar los factores que afectan la adopción de una innovación tecnológica, lo cual es esencial para que una sociedad tradicional transite hacia la modernización. El indicador de esta transición es el “espíritu de innovación”, entendido como el grado de anticipación con que un individuo adopta ideas nuevas respecto a otros miembros de la comunidad. En esta teoría, la decisión de innovar la toma cada individuo y la tasa de adopción se estima por la proporción de individuos que aceptan la innovación en un período definido; esta información se obtiene mediante la aplicación de encuestas periódicas a los productores. De acuerdo con la tasa de innovación, los productores se clasifican en: a) los innovadores, b) quienes adoptan pronto, c) la mayoría que adoptan más pronto, d) la mayoría que adoptan más tarde y e) los productores rezagados. En la segunda vertiente, Alarcón y Toledo (2000), definieron la modernización rural como el grado de desplazamiento del sistema campesino de aprovechar los recursos naturales por el sistema de producción agroindustrial. Para determinar el nivel de modernización de la actividad agrícola se calculan índices de “campesinidad y agroindustrialidad” con nueve variables y 39 indicadores ponderados; a partir de ellos, se elabora una tipología ecológico-económica de los productores, en la que los calificativos de campesino y agroindustrial son extremos puros y entre ellos existe una gama de combinaciones que reflejan el nivel de modernización. Para elaborar la tipología se suma el valor obtenido de cada uno de los indicadores ponderados y se divide entre 39. Los productores se clasificaron en siete categorías de acuerdo con el valor del índice obtenido: campesinos puros (0.0 a 0.09), tradicionales (0.10 a 0.20), semitradicionales (0.21 a 0.40), transicionales (0.41 a 0.60), agroindustrial incipiente (0.61 a 0.80), agroindustrial (0.81 a 0.99) y agroindustrial puro (1.0). En la tercera vertiente, Unda et al. (1998) y Ramírez (1999) estudiaron la transferencia de tecnología agrícola, a través

Apropiación de tecnología por productores de maíz en el estado de Tlaxcala, México

del nivel de adopción de tecnología generada por el Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP) para el manejo integrado del gusano blanco de la papa (Premnotrypes vorax) en comunidades campesinas de la Provincia de Chimborazo, Ecuador. La recomendación del INIAP se basó en tres componentes tecnológicos: número de trampas por hectárea, tipo de producto y dosis aplicada. A cada uno de los componentes se la asignó una escala de valor con la que se midió. Se contrastaron las recomendaciones hechas por el INIAP con la forma en que los productores efectuaron las prácticas recomendadas. El nivel de adopción de la recomendación se calificó con la suma del grado de adopción individual de cada componente, con la siguiente escala: 7.1-9.0 alto, 5.1-7.0 medio, 3.1-5.0 bajo y menor a 3.1 nulo nivel de adopción. Por su parte, Ramírez (1999) realizó una evaluación del Plan Llanos de Serdán en el estado de Puebla. Para estimar el uso de tecnología, tomó como base la experiencia desarrollada por Laird (1977) en el Plan Puebla. Con este propósito elaboró un índice comparativo entre las prácticas recomendadas por el Plan (cantidad de nitrógeno y fósforo y densidad de población), con las prácticas que ejecutó el productor agrícola. El nivel de adopción fue el porcentaje promedio de las tres prácticas recomendadas. La variante que introdujo Ramírez (1999), fue medir el “uso adecuado” que hace el productor del paquete tecnológico recomendado. El concepto “uso adecuado” implica observar si la cantidad de fertilizante o cualquier otro insumo aplicado por el productor fue diferente (mayor o menor) a la recomendada, el nivel de adopción disminuye en forma proporcional a la diferencia. En general, la adopción se entiende como una decisión individual y autónoma que se toma para utilizar o no la nueva tecnología. Este proceso está condicionado por la difusión (divulgación, promoción o extensión) que se haga de la tecnología (Rogers y Svenning, 1979). Con base en lo anterior, la mayoría de los estudios sobre adopción de tecnología se han enfocado a investigar el papel que juega el espíritu de innovación y la comunicación (rasgos de los medios y de la audiencia, papel que desempeñan los agentes de cambio y líderes de opinión, período y tasa de adopción, etc.). Al soslayar la influencia que tiene la tecnología per se no se han evaluado los factores que intervienen en su adopción y en su utilización adecuada. Otros estudios sobre adopción de tecnología han considerado las características y atributos de la innovación como un factor que modifica la función de producción, que genera incertidumbre en la etapa

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inicial y disminuye en la medida que se adquiere experiencia (Feder y Umali, 1993). Los trabajos mencionados sobre el estudio de la transferencia de tecnología contribuyeron a la creación del concepto “apropiación de tecnología agrícola”, del método de evaluación “índice de apropiación de tecnología agrícola” y del instrumento analítico “tipología de productores” que fundamentan esta investigación. La apropiación de tecnología agrícola se define como la aplicación adecuada de los componentes del paquete tecnológico recomendado para mejorar el manejo agronómico e incrementar el rendimiento y la calidad. Este concepto, a diferencia del de adopción supone: a) la generación y transferencia de tecnología agrícola son dos actividades diferentes, b) las dos son imprescindibles para mejorar el rendimiento de los cultivos y c) la evaluación simultánea del uso adecuado, el inadecuado y el rechazo de la tecnología muestra el nivel de conocimiento o dominio de los agricultores de todo el paquete tecnológico recomendado o de alguno de sus componentes. El manejo agronómico del cultivo incluye todas las prácticas, entre ellas: preparación del suelo, fecha de siembra, labores culturales, densidad de siembra, aplicación de fertilizantes y pesticidas, entre otros, que el productor lleva a cabo durante el ciclo del cultivo, y la forma en que se combinan los factores de producción en cada una de las prácticas. Por último, el rendimiento es una variable biológica compleja que resume el efecto de otras: clima, suelos, acceso al capital, programas públicos de fomento agrícola, y muestra la productividad de los factores que participan en la producción (Turrent et al., 1999). El objetivo de esta investigación fue desarrollar una metodología para identificar y evaluar los factores que limitan el uso y la aplicación adecuada de la tecnología generada por el INIFAP para la producción de maíz en el estado de Tlaxcala.

MATERIALES Y MÉTODOS La investigación se realizó en los 60 municipios del estado de Tlaxcala, ubicado entre los 19º 05´ 43´´ y 19° 44´ 07´´ Norte y entre 97° 37´ 07´´ y 98° 42´ 51´´ Oeste, y altitud 2200 y 4400 msnm; el clima es templado-húmedo y la precipitación media anual de 711 mm; los suelos predominantes son

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Cambisoles (75.4%) y Feozems (22.0%). La extensión territorial es de 4060 km2, con 962 646 habitantes, 78.5% de la población es urbana y 21.5% rural (INEGI y Gobierno del estado de Tlaxcala, 2003). La superficie agrícola es de 244 000 ha, de las cuales 88.7% son de temporal y 11.3% de riego. Se siembran cerca de 40 cultivos; cinco de ellos son los más importantes: maíz, cebada, trigo, avena y frijol, que suman el 90.5% de la superficie cosechada y generan 52% del total del valor de la producción agrícola estatal (INEGI y Gobierno del estado de Tlaxcala, 2003). En el período 1990-2003 se cosecharon 130 000 ha de maíz en promedio por año con rendimiento promedio de 1838 kg ha-1, el cual fue 524 kg inferior a la media nacional (SAGARPA, 2004). Distritos de desarrollo rural y paquete tecnológico Los Distritos de Desarrollo Rural (DDR) son la base territorial para diseñar y operar el Programa Especial Concurrente y los Programas Sectoriales que de él se deriven (Diario Oficial de la Federación, 2001). Por este motivo, el paquete tecnológico del maíz se elaboró para cada DDR y sus provincias agronómicas, delimitadas de acuerdo con su potencial productivo. En el caso de que áreas de algún municipio hayan sido clasificadas como de muy buen, buen y mediano potencial, se consideraron por separado los paquetes tecnológicos para cada una. Los paquetes tecnológicos recomendados utilizados se tomaron del Programa Rector de Desarrollo Agropecuario del estado de Tlaxcala 1999-2005 (INIFAP, 1999).

Miguel Ángel Damián Huato et al.

complementarias, gastos, acceso a medios de producción y comunicación, asistencia técnica, ganado mayor y menor y recursos naturales, c) agronómicos, donde se preguntó sobre las prácticas comprendidas en el manejo de maíz (incluidas o no en el paquete tecnológico recomendado) y el rendimiento de grano, d) antropológicos (organización de la comunidad) y e) sociológicos (tenencia de la tierra y organización social). Tamaño de la muestra La encuesta se aplicó a una muestra de productores, estimada mediante el muestreo simple aleatorio, proporcional al número de productores por municipio y localidad. El marco de muestreo fueron los 94 963 productores de maíz registrados en el Programa Directo de Apoyo al Campo (PROCAMPO) del estado de Tlaxcala. La selección de las unidades de muestreo (productores) se realizó al azar una a una y sin reemplazo. Para evitar que un productor apareciera más de una vez en la muestra, se depuró la lista original que aportó la oficina de Apoyos y Servicios a la Comercialización Agropecuaria. El marco de muestreo resultante fue de 43 274 agricultores. Para determinar el tamaño de muestra se utilizó la siguiente expresión matemática (Gómez, 1977): N Z2 /2 Sn2 n=_______________ Nd2 + Z2

/2

Sn 2

donde: El estado de Tlaxcala se divide en tres DDR: El 163, con sede en Calpulalpan, con 11 municipios; el 164, con sede en Tlaxcala, con 36 y el 165 ubicado en Huamantla, que incluye 13 municipios.

n= Tamaño de la muestra N= 43 274 productores

Encuesta

d= Precisión: 20 kg

Este instrumento permitió delimitar, recolectar y sistematizar la mayor parte de los datos analizados en la investigación. Con este fin se aplicó a cada productor un cuestionario con 125 preguntas de tipo cerrado, elaborado por Damián et al. (2004), el cual se probó antes de su aplicación definitiva efectuada en agosto de 2002. Participaron 83 personas, dos coordinadores, un responsable por DDR y 78 encuestadores. La encuesta incluyó aspectos: a) demográficos (parentesco, edad, sexo, familia), b) económicos: migración (tipo, actividad, ingresos y remesas enviadas), actividades

Z α/2= Confiabilidad= 95% (distribución normal estándar) Sn2= 438.44 estimada con datos preliminares El tamaño de la muestra calculada fue de 1770 productores, la cual se amplió a 1884 por la posible cancelación de algunas entrevistas y para eliminar las inconsistentes. Se utilizó el análisis de varianza, seguido de la prueba de Tukey (0.05) en caso de significancia y se empleo la prueba de t cuando hubo necesidad de comparar sólo dos promedios.

Apropiación de tecnología por productores de maíz en el estado de Tlaxcala, México

Índice de Apropiación de Tecnología Agrícola (IATA) Con la información acopiada por medio de la encuesta se cuantificó el IATA para conocer el grado con que los productores manejaron adecuadamente el paquete tecnológico y elaborar la tipología de de los mismos. El cálculo del IATA se realizó con el siguiente procedimiento: a) se contrastaron las recomendaciones hechas INIFAP, para cada una de las actividades del cultivo del maíz, con las que aplica el productor, b) se asignó un valor nominal al paquete tecnológico de 100 unidades y se ponderó con base en el impacto de cada componente sobre la productividad del maíz: 10 para fecha de siembra, 20 para variedad, 5 para distancia entre surcos, 5 para distancia entre matas, 5 para número de plantas por mata, 25 y 5 para dosis de fertilización y fecha de aplicación del fertilizante, 6 y 4 para tipo y dosis de herbicida, 6 y 4 para tipo y dosis de insecticida y 5 para combate de enfermedades, c) cada uno de los valores ponderados se dividió entre dos: el primer cociente correspondió al uso de la recomendación y el segundo a su manejo adecuado. Por ejemplo, si un productor empleó el híbrido recomendado por el INIFAP se le asignaron 20 unidades; si utilizó otro híbrido mejorado no considerado en el paquete tecnológico, 10 unidades y si no empleó material híbrido se calificó con cero. Por lo tanto, el valor del IATA varió entre cero y 100 unidades. Para elaborar la tipología se definieron cinco categorías en función del valor del IATA: a) de muy baja apropiación de tecnología 0-20, b) baja 21-40, c) media 41-60, c) alta 61-80 y d) muy alta mayor de 80.

167

k

pi= 100; i= 1,2,...k

i =1

SPA i= Sistema productivo agrícola para el i-ésimo componente de recomendación; i= 1,2,...k PTA i = Paquete tecnológico agrícola para el i-ésimo componente de recomendación; i = 1,2,...k (SPAi/PTAi)= Proporción de tecnología empleada que puede tomar valores de cero, para la no apropiación de la tecnología recomendada por el INIFAP; uno, para el uso adecuado de la tecnología y 0.5 para el uso inadecuado del componente tecnológico. Con la ecuación anterior se calculó el IATA para cada productor encuestado. Para conocer el IATA a nivel estatal o de los tipos de productores se sumaron los índices individuales y se dividió entre el número de productores en cada caso. La tipología de productores es un medio conceptual (y analítico), que agrupa las unidades de producción agrícola en conjuntos con características similares, identifica y precisa la problemática técnica, económica y social de cada tipo de productor y contribuye a entender la estructura y organización regional para la producción agrícola, su relación con la sociedad y con los organismos del estado (Duch, 1998).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para calcular el IATA se utilizó la expresión matemática elaborada por Damián et al. (2004):

Apropiación de tecnología por municipio y tipo de productor

k

IATA = [ (pi) (SPAi/PTAi)] i =1

De los 60 municipios del estado, uno fue clasificado de muy baja apropiación, 57 de baja y 2 de media.

donde: IATA= Índice de Apropiación de Tecnología Agrícola k= Número de componentes del paquete tecnológico recomendado por el INIFAP p i= Ponderación otorgada al i-ésimo componente de recomendación; donde:

Se observó que 73% de los productores son de baja apropiación y solo 1.5 % de alta (Cuadro 1). Destaca que los diferentes tipos de productores se ubican, indistintamente, en los tres DDR. Estos resultados permiten inferir que en el proceso de transferencia de tecnología influyen otros factores además de los agroecológicos. En general, el IATA en el estado de Tlaxcala fue bajo. Menos de un tercio de la tecnología recomendada para maíz por el INIFAP es utilizada y el grado de apropiación está entre 15.1

168 Agric. Téc. Méx. Vol. 33 Núm. 2 Mayo - Agosto 2007

Miguel Ángel Damián Huato et al.

Cuadro 1. Productores, superficie cultivada, volumen de producción, rendimiento e índice de apropiación de tecnología agrícola de los productores de maíz del estado de Tlaxcala, México. 2002. Tipología

Productor Núm. %

Superficie cultivada ha %

Muy baja Baja Media Alta Muestra total

271 1376 208 29 1884

537.85 3253.70 530.25 88.30 4410.10

14.4 73.0 11.1 1.5 100.0

Volumen de producción t %

12.2 73.8 12.0 2.0 100.0

991.9 6016.6 1059.9 175.3 8243.7

12.0 73.0 12.9 2.1 100.0

Rendimiento* kg ha-1

IATA Promedio

1800.9 + 25.0 a 1823.5 + 11.8 a 1980.3 + 29.8 b 2063.8 + 98.7 b 1841.3 + 10.1

15.1 33.2 47.8 66.0 32.7

*Medias con la misma letra son iguales (Tukey p