Introducción

El girasol (Helianthus annuus), también conocido como: calom, jáquima, maravilla, mirasol, tlapololote, maíz de teja, etc., es una planta herbácea, cultivada como oleaginosa y ornamental, de la familia de las Asteráceas. Su nombre común se debe a que su inflorescencia gira con el sol; en efecto, Helianthus, en griego significa flor que gira con el sol. El girasol es nativo de América, recientemente ^{Lentz et al. (2008}) mencionan que existen evidencias, de que el girasol se cultivaba en México, alrededor del año 2600 a. C., lo que contradice la creencia general de que el girasol fue domesticado inicialmente sólo en la parte oriental de Estados Unidos de Norteamérica hace aproximadamente 3000 años, en el valle del Mississippi (Arkansas, Missouri, Tennessee e Illinois). Los españoles lo llevaron, en semillas naturales y figuras de oro, a Europa a principios del siglo XVI (^{Heiser, 1955}). Francisco Pizarro lo encontró en Tahuantinsuyo (Perú), donde los nativos veneraban una imagen de girasol como símbolo de su dios solar.

Las inflorescencias del girasol crecen en la punta de un tallo que tiene pocas hojas; los pétalos pueden ser amarillos, marrones, naranjas y de otros colores y la planta puede alcanzar varios metros de altura. Existen diversos tipos de girasoles: oleaginosos, de confitería, de alto contenido de ácido oleico y ornamental. Los aquenios o semillas de girasol pueden ser consumidas tras un leve tostado y en ocasiones, un leve salado; se consideran saludables porque son muy ricas en dextro α-tocoferol (vitamina E natural) y minerales.

La época de siembra para el cultivo de temporal dura aproximadamente un mes a partir del inicio del verano. Se dice que es un cultivo poco exigente con el tipo de suelo, aunque se anota que prefiere los suelos arcillo-arenosos, ricos en materia orgánica y con buen drenaje. La germinación de las semillas de girasol depende de la temperatura y de la humedad del suelo, la profundidad de siembra varía de 5 a 9 cm y está en función de la temperatura, la humedad, tipo de suelo y las condiciones de siembra. (^{Cardinale y Orioli, 1993}; ^{Zaffaroni y Schneiter, 1991}). La floración del cultivo inicia de los 25 a 35 días, la antesis de los 50 a los 60 días; el ciclo promedio de este cultivo es de 100 a 150 días, según los genotipos, fecha de siembra, latitud y disponibilidad de agua y nutrientes. Los requerimientos nutricionales de N-P-K-Ca-Mg-S en kg por tonelada de semilla de girasol son 26-4-6- 1-2-2 (^{Zaffaroni y Schneiter, 1991}), y los requerimientos de los elementos menores Bo, Cu, Fe, Mn, y Mo; varían de 10 a 50 g por tonelada de semilla de girasol.

El girasol se cultiva principalmente para la producción de aceite y es un cultivo de importancia mundial, destacan en superficie cultivada la Federación Rusa, Argentina, la Unión Europea, y los Estados Unidos de Norteamérica con superficies aproximadas de 7, 3, 2 y 1.2 millones de hectáreas respectivamente, la producción promedio de estos países varía de 0.92 a 1.74 kg ha^-1. El aceite de girasol virgen, aunque no posee las cualidades del aceite de oliva, sí posee cuatro veces su cantidad de vitamina E natural; el aceite de girasol también se puede utilizar para producir biodiesel (^{Schneiter, 1992}), la harina que queda como residuo de la extracción del aceite, puede servir como alimento para el ganado (^{Ortegón et al., 1993}).

El rendimiento del girasol, como el de cualquier cultivo, es función de la interacción genotipo-ambiente que depende tanto del material genético como de las prácticas de cultivo. El mejoramiento genético del girasol se ha dirigido a incrementar el rendimiento y el contenido de aceite; ^{Haro et al. (2007)} reportaron que en las variedades cultivadas el contenido promedio de aceite es de 35.7%, y de 28% en la población silvestre e identificaron que el contenido de aceite es un carácter determinado predominantemente por el genotipo materno; ^{Lozano et al. (2010)} subrayaron que los esfuerzos prosiguen para la obtención de líneas prometedoras. Con respecto a las prácticas culturales, ^{Aguilar et al. (2002)} reportaron que el rendimiento y el contenido de aceite aumentaron al incrementarse la densidad de población de 25 a 75 mil plantas ha^-1. ^{Escalante (1999)} indicó que genotipos de ciclo corto mostraron mayor repuesta al nitrógeno que los genotipos de ciclo largo y ^{Vega et al. (2001)} encontraron que el girasol responde a combinaciones adecuadas de nitrógeno y densidad de población.

El objetivo general de este trabajo es incrementar la rentabilidad económica del cultivo del girasol en el sur de Sonora por medio de la generación de tecnología para producción, los objetivos específicos fueron la selección del calendario de riego, genotipo, control de insectos y dosis óptimas económicas de nitrógeno, fósforo y densidad de plantas. La hipótesis de trabajo fue que con la tecnología de producción óptima, el cultivo de girasol representa una alternativa para el agricultor residente porque su producción actual está limitada por deficiencias nutrimentales y aspectos del manejo como son uso del agua, control de insectos, densidad de población utilizada y genotipo empleado.

Materiales y métodos

El experimento se estableció en la manzana 611, DDR-148 del valle del Yaqui, Sonora, durante el ciclo de invierno 2004-2005; en suelos con una pendiente general de 0.5%, ricos en potasio, moderados en su contenido de fósforo y extremadamente pobres en materia orgánica y en consecuencia en nitrógeno; estas características sugieren que el cultivo puede responder a la fertilización nitrogenada y fosfórica. El suelo del sitio experimental, cuyas características más importantes se muestran en el Cuadro 1, es de textura arcillosa (24% arena, 21% limo y 55% arcilla), conocido en la región como Barrial Profundo y que corresponde a la categoría de Verticxerofluvert, en el Sistema de Taxonomía de Suelos de la USDA (^{USDA-NRCS, 2006}). El clima según la clasificación de Köppen modificado por García corresponde a semiárido tropical con sequía invernal bien definida, simbólicamente representado por “Bs h”.

pH = potencial de hidrógeno.

Cuadro 1 Características importantes del suelo en el sitio experimental. 

El Cuadro 2 presenta algunas variables climáticas de interés, en él se observa que la precipitación anual promedio de 55 años es de 278 mm, en los meses de julio, agosto y septiembre se acumula el 67% de la lluvia anual. La humedad relativa en promedio, es superior al 75% a las 7 de la mañana, siempre inferior al 50% a las 14 horas y varía entre el 50 y el 80% a las 21h. Debido a que la precitación acumulada en el ciclo del cultivo, que comprende de noviembre a mayo, es únicamente de 63 mm, en promedio, y la evaporación total promedio en ese periodo alcanza los 1087 mm (de una evaporación anual promedio de 2413 mm), la aplicación de riegos es indispensable para el girasol en el valle del Yaqui.

Cuadro 2 Promedios de 55 años de algunas variables climáticas en el sitio experimental. 

El Cuadro 3 presenta las temperaturas máximas y mínimas promedio durante el ciclo del cultivo (ligeramente superiores a los promedios históricos) y la precipitación acumulada, de 139.7 mm, que fue el doble del promedio, sin embargo, este hecho tiene poca importancia porque el experimento se estableció en condiciones de riego.

Cuadro 3 Temperatura máxima y mínima promedio y precipitación acumulada durante el ciclo de cultivo. 

El diseño experimental fue parcelas divididas, en las parcelas grandes se estudiaron los factores que por su manejo agronómico requieren de superficies grandes: calendarios de riegos, que se seleccionaron con criterio agronómico para disminuir el número de factores en estudio, y en los cuales están incluidos la lámina de riego y la oportunidad de aplicación; los genotipos, cuya siembra se efectuó en forma mecanizada para reproducir las condiciones reales de siembra; y el control de insectos, donde para evitar la contaminación entre parcelas adyacentes se dejó una distancia de cinco metros entre los tratamientos. En parcelas grandes (PG) se asignaron dieciséis tratamientos formados por las combinaciones de cuatro calendarios de riego: 1 (0-60), 2 (0-50-30), 3 (0-40-30-20) y 4 (0-35-25-20-15), el número cero indica el riego de presiembra de 15 cm, y los números posteriores los días transcurridos para la aplicación de riegos de auxilio de 12 cm (el número del calendario indica el número de riegos de auxilio); dos genotipos de girasol: DO-730 y Madero-91 y dos métodos de control de insectos (con y sin control). En parcelas chicas se estudiaron las combinaciones de cuatro dosis de N: 0, 60, 120 y 180 kg de N ha^-1, cuatro dosis de fósforo: 0,30,60 y 90kg de PO ha^-1 y cuatro de las 64 combinaciones factoriales, se eligieron 12 tratamientos con base en la matriz Plan Puebla I propuesta por ^{Turrent (1978)}, estos tratamientos corresponden a los tratamiento de parcela chica descritos en cuadros posteriores. El diseño experimental en parcelas grandes fue completamente al azar con dos repeticiones, este número puede parecer reducido para experimentos agronómicos, sin embargo para este diseño, el número de tratamientos de parcela chica (PCH) funge como repeticiones para las comparaciones entre tratamientos de PG, así como el número de tratamientos de PG funge también como repeticiones para las comparaciones entre tratamientos de PCH. Las doce PCH se asignaron al azar en cada PG. Las parcelas chicas constaron de seis surcos de 0.75 m de ancho por 6 m, de largo, de éstas se cosecharon los 4 m intermedios de los cuatro surcos centrales. Se registraron las siguientes variables: altura de las plantas, área de la inflorescencia, número de granos y rendimiento de grano. Se presenta el análisis de la variable más importante, el rendimiento en grano (el rendimiento de grano no se ajustó con el área de inflorescencia y el número de granos como covariables, por que estas características dependen del genotipo que es un factor en el experimento). El análisis estadístico se efectuó con el programa ^{SAS (2004)}.

Resultados y discusión

El análisis de la varianza para el rendimiento en grano, en donde se muestra la descomposición de las sumas de cuadrados en parcelas grandes (PG), parcelas chicas (PCH) y la interacción de estos factores, se presenta en el Cuadro 4. En él se observa que de los factores estudiados en PG, únicamente los calendarios de riegos y el control de insectos resultaron significativos (α = 0.05).

^† P (F > F_C); ^‡ Interacciones de PG no significativas (Cal × Insec, Cal × Gen, Insec × Gen, Cal × Insec × Gen); ^§ Interacciones de PCH no significativas (Gen × PCH, Cal × Insec × PCH, Cal × Gen × PCH, Insec × Gen × PCh, Cal × Insec × Gen × PCH).

Cuadro 4 Resumen de los resultados del análisis de varianza del rendimiento del girasol con factores productivos de parcelas grandes y chicas. 

Con respecto a los tratamientos de PCH, los tratamientos de fertilización y densidad de población resultaron estadísticamente significativos a un α = 0.05. Sin embargo, debido a que las interacciones Cal × PCH, Insect × PCH y Cal × Gen × PCH resultaron significativas, es necesario efectuar el análisis de los tratamientos de PCH para combinaciones específicas de los tratamientos de PG. Para simplificar el Cuadro 4, se excluyeron las interacciones no significativas, subrayando que las conclusiones que se obtienen de este cuadro no cambian si las interacciones no significativas se incorporan a los errores apropiados, en PG porque los valores no significativos del estadístico de prueba, la F calculada, son muy pequeños, y en PCH porque el error tiene 176 grados de libertad y la adición de grados de libertad adicionales prácticamente no modifica los valores críticos.

Debido a que la diferencia entre los genotipos no fue significativa a un α = 0.05 (el promedio de rendimiento del genotipo DO-730 es y- = 3083 kg ha^-1 y el del genotipo Madero-91 es = 3079 kg ha^-1), cualquiera de estos genotipos es recomendable. Con respecto al factor control de de insectos, la diferencia de 227 kg ha^-1, entre controlar (= 3195 kg ha^-1) y no controlar insectos (= 2968 kg ha^-1) aunque es estadísticamente significativa no se justifica económicamente con el precio actual del girasol de aproximadamente $4500 tonelada. El costo de las dos aplicaciones del producto, comunes en la región, es aproximadamente $1600 por ha, que es superior al beneficio obtenido por éstas que es de $1021.50 por ha. Es necesario aclarar, sin embargo, que la plaga más importante del cultivo, la palomilla del capítulo, no se presentó en este trabajo, y como la presencia de esta plaga es fácil de detectar, la recomendación que se emite es no efectuar aplicaciones de insecticidas, a menos que se detecte la presencia de la palomilla del capítulo.

Con respecto a los calendarios de riego, que es el factor de PG que tuvo mayor influencia en el rendimiento del girasol; el Cuadro 5 muestra que el rendimiento se incrementa hasta el tercer riego y disminuye al cuarto riego de auxilio. La interacción Cal × PCH se debe a los cambios de orden en los rendimientos de los tratamientos de fertilización y densidad de plantas al cambiar el calendario de riego; por ejemplo, para los calendarios 3 y 4, el mayor rendimiento de girasol se obtuvo con el tratamiento 8; pero para los calendarios 1 y 2, los tratamientos con mayor rendimiento fueron los tratamiento 7 y 6 respectivamente. La diferencia de lámina de riego entre los tratamientos extremos, es de 36 cm y el incremento en la producción fue cercano a los 700 kg ha^-1 (Cuadro 5), lo cual indica que el girasol respondió al riego y a su oportunidad de aplicación, estos resultados aparentemente contradicen a ^{Dahiphale y Pawar (1993)} y a ^{Olalde et al. (2000)} que mencionan poca respuesta del girasol al riego, sin embargo, estos autores trabajaron en temporales abundantes, ^{Olalde et al. (2000)} reportan un precipitación de 725 mm durante el desarrollo del cultivo que es más del doble de la precipitación anual del sitio experimental de este trabajo en donde se encontró respuesta al riego.

Cuadro 5 Rendimiento promedio (kg ha^-1) de girasol (de ocho parcelas: 2 repeticiones, 2 niveles de control de plagas y 2 genotipos) por calendario de riego, para los 12 tratamientos de fertilización y densidad. 

Si los calendarios de riego se comparan como tratamientos cualitativos, se selecciona el calendario tres con una lámina de riego de 51 cm. Para justificar esta selección, se obtuvo el calendario de riego óptimo, por medio del ajuste de una superficie de respuesta a las láminas de riego; en esta superficie, no es posible incluir los tiempos entre los riegos porque se estudiaron cuatro tratamientos de riego que proporcionan únicamente tres grados de libertad y porque los tiempos y las láminas de riego están confundidos. El Cuadro 5 presenta los rendimientos promedios de los calendarios de riego que se utilizaron para ajustar el modelo cuadrático sin ordenada al origen (modelo más lógico que el modelo con ordenada porque estima un rendimiento igual a cero cuando no se aplican riegos), el modelo estimado fue:

(1)

Donde Y es el rendimiento del girasol en kg ha^-1 y l es la lámina de riego en cm.

La Ecuación explica el 99.8% de la suma de cuadrados no corregida de calendarios e indica que el rendimiento máximo fisiológico del girasol se obtiene con una lámina de riego de 56.01 cm. Considerando que el costo de aplicación de una lámina de riego de 1 cm, es de $50, la lámina de riego óptima económica es de 56 cm (observe que las láminas óptima fisiológica y económica son prácticamente iguales debido al reducido costo del agua). Este análisis justifica que se recomiende el calendario 3 (0-40-30-20), que tiene una lámina de 51 cm, la más cercana a la lámina óptima económica.

La significancia estadística (α = 0.05) de la triple interacción entre calendarios de riego, genotipos y tratamientos de PCH, dejó de tener importancia al seleccionar el calendario 3. La significancia estadística (α = 0.05) de la interacción de los tratamientos de PCH con genotipos, significa que los genotipos tienen una respuesta diferencial a los tratamientos de fertilización y densidad de población. La respuesta diferencial, debido al carácter cuantitativo de los tratamientos de PCH, indica que las superficies de respuesta para los genotipos son diferentes y que es necesario ajustar una superficie de respuesta para cada genotipo con el calendario de riego 3 seleccionado (Cuadro 6).

Cuadro 6 Rendimiento promedio de girasol en kg ha^-1, para el calendario de riego tres, por genotipos (de cuatro parcelas: 2 repeticiones y 2 niveles de control de plagas), para los 12 tratamientos de fertilización y densidad de plantas. 

Se ajustó el modelo cuadrático completo con interacciones dobles de los factores N, P y D, a cada uno de los dos genotipos, eliminando posteriormente los factores e interacciones no significativas, que para ambos genotipos fueron el fósforo (P y P²) y sus interacciones (NP y DP) y la interacción del nitrógeno con la densidad de población (ND).

Para el genotipo D0-730, la superficie de respuesta seleccionada, con un coeficiente de determinación R² = 88.8%, es:

Donde Y es el rendimiento del girasol en kg ha^-1, N es la dosis de nitrógeno kg ha^-1 y D es la densidad de plantas en miles de plantas por ha.

Esta ecuación indica que el máximo rendimiento fisiológico del girasol se obtiene con una dosis de 125 kg de N ha^-1 y una densidad de 78 000 plantas por ha. Considerando que el precio de 1 kg de girasol es de $ 4.50, el costo total de aplicar 1 kg de N es $13.63, y el costo de 1000 plantas es de $1.19. La dosis óptima económica para N es de 54 kg ha^-1 y la densidad óptima es de 77 000 plantas por ha.

Para el genotipo Madero, la superficie de respuesta obtenida, con un coeficiente de determinación R² = 79.4%, es:

Esta ecuación indica que el rendimiento máximo fisiológico del girasol se obtiene con una dosis de 101 kg de N ha^-1 y una densidad de 87 000 plantas por ha. Considerando los costos antes anotados, la dosis óptima económica para N es de 0 kg ha^-1 y la dosis óptima económica para la densidad es de 86 000 plantas por ha. La dosis óptima económica de 0 kg para N se explica porque la relación de precios de N con el girasol es de 3.03, que es casi igual al coeficiente de respuesta lineal, esto es, al máximo rendimiento (3.05 kg) obtenido por la aplicación de un kg de nitrógeno. El genotipo Madero respondió al nitrógeno en forma limitada como lo señalan ^{Steer et al. (1986)}; ^{Escalante y Rodríguez (1994)} y ^{Escalante et al. (1998)}.

En las superficies de respuesta anteriores, no se consideran las interacciones de calendarios de riego, insecticidas y genotipos porque el ajuste de las ecuaciones se efectuó para cada genotipo, con los datos del calendario 3 y sin control de insectos. Se observó que para los dos genotipos, las dosis óptimas económicas para N son mucho menores a las dosis máximas fisiológicas debido al elevado costo de la aplicación de nitrógeno. Los ingresos netos para los dos genotipos con sus dosis óptimas económicas, permiten recomendar la utilización del genotipo Madero, sin aplicación de nitrógeno, ni fósforo, con el calendario 3 y sin control de insectos.

Conclusiones