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Introducción
El maíz es el cultivo más estudiado en México, por ser el alimento básico de los mexicanos. Se siembran alrededor de 7.4 millones de ha, con rendimiento promedio de 3.19 Mg ha-1 (SIAP, 2012). Los principales estados productores son: Sinaloa, Jalisco, Estado de México, Michoacán y Guerrero, este último presenta un rendimiento promedio de 2.80 Mg ha-1 (SIAP, 2012). Sin embargo, los rendimientos de grano de maíz varían entre genotipos, lo cual dificulta la selección de cultivares con mayor adaptación a las condiciones ambientales de una misma localidad. Por ello, se debe explorar el tipo de variedades que conviene sembrar en cada agrosistema, y el manejo más apropiado para un mejor aprovechamiento de su potencial genético.
Los ambientes tropicales se caracterizan por presentar severas restricciones para el desarrollo agrícola, como la baja disponibilidad de nitrógeno en el suelo (Roveda y Polo, 2007). Dentro de los fertilizantes utilizados en la agricultura, el más usado es el elaborado a base de nitrógeno, por ser determinante en el incremento del rendimiento de maíz, aunque, representa una inversión de alto costo y riesgo ambiental. Para reducir el costo de producción en maíz y conservar el ambiente es necesario sustituir o complementar la fertilización química con formas biológicas (Uribe y Dzib, 2006). Las bacterias y hongos son capaces de proveer a la planta diferentes nutrimentos en forma asimilable (Uribe y Dzib, 2006). Sin embargo, en maíz no se han encontrado efectos importantes derivados de la biofertilización en el crecimiento y rendimiento de grano (García et al., 2007).
El crecimiento del cultivo está inf luenciado principalmente por el clima y los nutrimentos (Naresh y Singh, 2001). Con base en lo anterior, el análisis de crecimiento ha sido usado para el estudio de los factores (nitrógeno, biofertilizante y condiciones ambientales) que inf luyen en el desarrollo y rendimiento de las plantas, mediante el seguimiento de la acumulación de materia seca durante el ciclo del cultivo (Santos et al., 2010); por otro lado, también para comparar el rendimiento de diferentes cultivares y especies en condiciones similares de crecimiento (Woo et al., 2004). El análisis de crecimiento usa medidas directas como el peso de la materia seca, que depende del tamaño, actividad y duración del área foliar (Tekalign y Hammes, 2005). Con esto se pueden calcular variables, como: el índice de área foliar (IAF), que representa la relación entre el área foliar y el área de suelo ocupada por el cultivo; la tasa de asimilación neta (TAN), que indica la eficiencia fotosintética promedio, al medir la ganancia neta de asimilados por unidad de área foliar y tiempo; la tasa de crecimiento del cultivo (TCC), considerado un índice de la productividad agrícola, mide la ganancia en peso de un cultivo por unidad de área de suelo y por unidad de tiempo. En cuanto al tiempo que el follaje persiste, se tiene la duración de área foliar (DAF) como índice que representa la producción de hojas en el periodo de crecimiento del cultivo (Santos et al., 2010).
Estudios en maíz indican que con la inoculación de Azospirillum y Glomus se ha logrado incrementar la producción de materia seca (MS) y el rendimiento de grano, consecuencia de mayores tasas de crecimiento (Pecina et al., 2005; García et al., 2007; Roveda y Polo, 2007). Al respecto, Díaz-López et al. (2013) observaron diferencias en la TAN entre genotipos de maíz siendo el más alto a los 34 dds. Con la incorporación de nitrógeno en el suelo, el cultivo de maíz, puede incrementar la MS, IAF, DAF, TCC y TAN (Quiroz y Marín, 2000; Naresh y Singh, 2001; Woo et al., 2004). En general, los antecedentes indican que la inoculación con Azospirillum, Glomus y el uso de nitrógeno, se incrementa la producción de materia seca y rendimiento de grano, como resultado de mayores índices de crecimiento, tanto en maíz criollo como híbrido. No obstante, los reportes sobre el tema en clima cálido y con los genotipos regionales del estado de Guerrero no son abundantes, por lo que el objetivo del presente estudio fue determinar la producción de materia seca, TAN, TCC y rendimiento de grano en maíz mejorado y criollo en siembra temprana bajo riego, en función de la aplicación de nitrógeno y biofertilizante.
Materiales y métodos
El estudio se estableció en Iguala, Gro., durante el año 2011, de clima cálido subhúmedo con lluvias en verano y temperatura media de 26.4 °C. La precipitación anual es de 1100 mm y altitud de 635 m (Aw0, García, 2005). El 23 de enero, bajo condiciones de riego, se sembró el maíz criollo raza "Vandeño" y el híbrido H-562; los tratamientos consistieron en la inoculación a la semilla con el biofertilizante, a razón de 1 kg de Glomus y 0.4 kg de Azospirillum, el cual se mezcló con agua y adherente en 20 kg de semilla de maíz. Además, se emplearon tres niveles de fertilización 0, 80, 160 kg N ha-1, los cuales se aplicaron de forma fraccionada, la mitad de N a los 10 días después de la siembra (dds) y el resto a los 40 dds. La densidad de población fue de 6.25 pl m-2 y con distancia entre surcos de 80 cm. El diseño experimental fue de bloques completamente al azar, con arreglo en parcelas sub divididas con 4 repeticiones. La unidad experimental fue de cuatro surcos de 0.8 m de ancho × 4 m de longitud. Durante el desarrollo del estudio se registró la temperatura máxima (Tmáx), mínima (Tmín) decenal y la suma de la evaporación (Ev, mm) y precipitación (PP, mm), datos proporcionados por el Servicio Meteorológico Nacional (CONAGUA). También se registró la ocurrencia de las fases fenológicas, como: días a emergencia (E), f loración (FL) y a madurez fisiológica (MF). El criterio utilizado es presentado en Ritchie y Hanway (1982). Además, para cada fase fenológica se determinó la acumulación de unidades calor para el cultivo (UC, ºC d), mediante el método residual, el cual es descrito por la siguiente ecuación, como se indica en Snyder (1985):
donde: Tmáx = temperatura máxima diaria (°C), Tmín = temperatura mínima diaria (°C) y TB = temperatura base, considerada de 10 °C (Villalpando y Ruiz, 1993). La evapotranspiración del cultivo (ETc) se calculó a partir de los datos de la evaporación (Ev) del tanque tipo "A", utilizando 0.6 como coeficiente para el evaporímetro, kc inicial = 0.35, kc a mediados del periodo = 1.14 y kc final = 0.6 (Doorenbos y Pruitt, 1986), a partir de la siguiente ecuación:
Para evaluar el crecimiento del cultivo se hicieron muestreos destructivos de dos plantas en la parcela útil de cada unidad experimental a los 36, 54, 90 y 115 dds; en cada muestreo se contabilizó el número de hojas por m2 (NH) y área foliar, que se midió con un integrador electrónico (LI-COR 3100). Se calculó el índice de área foliar (IAF) y la duración del área foliar total (DAFT) con base en la siguientes ecuaciones: IAF = (AF/NP)*DP/100 dm2, donde AF = área foliar (dm2), NP = número de plantas muestreadas y DP = número de plantas m-2. DAF = Σ (IAF1 + IAF2) (T2-T1)/2, donde: Σ = sumatoria de la duración del área foliar para cada periodo estudiado, IAF1 = índice de área foliar en un tiempo inicial (T1, en días), IAF2 = índice de área foliar en un tiempo final (T2, en días) (Escalante y Kohashi, 1993). También se evaluó la materia seca (MS, g m-2), para lo cual las muestras se secaron a 80 °C en una estufa de circulación de aire forzado hasta peso constante. Con estos datos se calcularon las tasas medias de: crecimiento del cultivo (
Resultados y discusión
Fenología, Condiciones Climáticas, Unidades Calor y Evapotranspiración
Se observa la media decenal de la temperatura máxima (Tmáx, ºC) y mínima (Tmín, ºC) en la Figura 1, que durante el desarrollo del cultivo f luctuó entre 33 y 38 ºC, y entre 20 y 25 ºC, respectivamente. Desde siembra (S) hasta MF, la Tmáx y Tmín promedio fueron de 20 a 38 ºC, respectivamente. Por lo que éstas no fueron limitantes para una mayor expresión del rendimiento en los genotipos estudiados, debido a que la Tmáx en la cual se afecta el desarrollo del maíz se encuentra entre 40 y 44 ºC (Kiniry y Bonhomme, 1991). La suma decenal de la precipitación (PP, mm) durante el cultivo fue de 60 mm. Al respecto, Pedrol et al. (2008) establecen que los requerimientos hídricos del maíz durante su ciclo son alrededor de 550 a 575 mm, superior a lo reportado en el estudio. Con base en lo anterior, se recurrió a la aplicación de 8 riegos cada 15 días, con lámina de 111 mm por riego durante el cultivo. Respecto a la evapotranspiración del cultivo (ETc), se observó la más alta (61 mm) en la tercera decena de marzo (Figura 2).
Figura 1 Medias decenales de la temperatura máxima (Tmáx, ºC), mínima (Tmín, ºC) y suma decenal de la precipitación (PP, mm) y evapotranspiración (ETc, mm) durante el ciclo del cultivo de los maíces Vandeño y H-562. E = emergencia, FL = floración, MF = madurez fisiológica. Iguala, Gro. 2011.
Figura 2 Unidades calor (UC), evapotranspiración (ETc) y fenología durante el ciclo del cultivo en los genotipos Vandeño y H-562. E = emergencia, EV = etapa vegetativa, ER = etapa reproductiva, MF = madurez fisiológica. Iguala, Gro. 2011.
En los genotipos en estudio, la ocurrencia de las etapas fenológicas fueron de la siguiente forma: La emergencia ocurrió a los 5 dds en todos los tratamientos. Sin embargo, se observan diferencias genotípicas en la f loración, al presentarse en el maíz "Vandeño" a los 74 dds y en H-562 a los 72 dds. La madurez fisiológica en ambos genotipos ocurrió a los 115 dds (Figura 1).
En la Figura 2 se observa que la acumulación de UC y la evapotranspiración (ETc) durante el ciclo del cultivo siguió una tendencia lineal que se ajustó al modelo y = a + bx. Así, para Vandeño y H-562 las UC fueron de 2110 °C d, de S a MF. En referencia, Núñez et al. (2005) reportan en maíces híbridos, cultivados en Matamoros, Coahuila, que es un clima semicálido árido, 1470 °C d a MF, valores inferiores a los obtenidos en el presente estudio. Esto probablemente se debe a que las temperaturas diarias en Iguala fueron más altas que en Matamoros. En cuanto a la ETc acumulada de S a MF para ambos cultivares, fue de 485 mm. Lo anterior indica que las necesidades de agua del cultivo fueron similares para Vandeño y H-562.
Número de Hojas, Índice de Área Foliar y Duración del Área Foliar
El ANDEVA presentado en el Cuadro 1, para el NH, IAF y DAFT mostró cambios significativos debido a genotipos (G), nitrógeno (N) y la interacción genotipo * biofertilizante (G*Bio), biofertilizante * nitrógeno (Bio*N) y Genotipo * biofertilizante * nitrógeno (G*Bio*N). En contraste, el IAF no fue afectado por los factores Bio y G*N a los 90 y 115 dds, respectivamente.
Genotipo
Se observan cambios significativos entre genotipos (Cuadro 2), que presenta el NH, IAF y DAFT. De los 54 a 115 dds el NH de Vandeño fue superior a H-562. La mayor área foliar en Vandeño es resultado de las características genéticas del genotipo, ya que produce mayor número de hojas. Sin embargo, esto no se ref lejó en el IAF y DAFT, debido a que en H-562 se presentó una mayor expansión y duración del área foliar. Al respecto, Ortiz et al. (2005) encontraron que el IAF del maíz fue de 6, superior a los genotipos del presente estudio, debido a que los materiales genéticos presentaron mayor área foliar total.
En columnas letras similares indican que los valores son estadísticamente iguales (Tukey, P ≤ 0.05).
Cuadro 2 Número de hojas (NH, m2), índice de área foliar (IAF) y duración del área foliar total (DAFT, días) en genotipos (G) de maíz en función del biofertilizante (Bio) y nitrógeno (N). Iguala, Gro. 2011.
Biofertilizante
Desde los 36 hasta los 115 dds, el maíz con biofertilizante superó al testigo sin aplicación en el NH, IAF y DAFT (Cuadro 2). Asimismo, la aparición del NH por m2 se incrementó con Bio en 4% y el IAF en 0.5 a los 54 dds. Dicho comportamiento puede deberse a que el Bio pudo haber estimulado el desarrollo de la raíz y, en consecuencia, una mayor tasa de absorción de agua y nutrimentos (Dobbelaere et al., 2002), lo que promovió la aparición de hojas y un mayor IAF. Resultados similares reportaron Uribe y Dzib (2006) con incrementos de 4% en el área foliar de la variedad de maíz V-539, con Glomus más Azospirillum para clima cálido subhúmedo en Muna, Yucatán. En cuanto a la DAFT, la máxima se presentó con Bio, debido a que aumentó la producción y longevidad de las hojas, por presentar un IAF de 4.8.
Nitrógeno
El N ocasionó cambios significativos para el NH, IAF y DAFT (Cuadro 2). A los 36 dds, con 80 y 160 kg N ha-1 se incrementó en 14 y 10% el NH, respectivamente. Estos resultados indican que el N promovió una mayor aparición en el NH desde los 36 hasta la máxima, que fue a los 54 dds. La aplicación de nitrógeno en maíz incrementó el IAF, siendo el más alto a los 90 dds, a pesar de que no hubo diferencias significativas entre 80 y 160 kg N ha-1, pero si con el testigo. Datos similares fueron reportados por Quiroz y Marín (2000) en clima semiárido, con 120 kg N ha-1, que obtuvieron un IAF de 4.8 a los 80 dds. En cuanto a la DAFT, la mayor se encontró con la aplicación de N, lo cual indica que cuando se aplica N se incrementa la eficiencia de la planta para producir materia seca (Naresh y Singh, 2001; Boomsma et al., 2009).
Genotipo * Biofertilizante (G * Bio)
El ANDEVA para el NH, IAF y DAFT mostró diferencias significativas por efecto de la interacción G * Bio (Cuadro 3), lo cual demuestra que los genotipos presentaron respuestas diferentes a la aplicación del Bio. Así, Vandeño y H-562 presentó tendencia a incrementar la tasa de aparición de hojas e IAF, siendo el más alto a los 90 dds con el uso del Bio, en ambos genotipos. Esto indica que en los genotipos estudiados, el biofertilizante posiblemente aceleró la formación de hojas por área sembrada, lo cual aumentó el periodo de eficiencia del área foliar. El efecto positivo del Bio posiblemente se puede atribuir a un mejor desarrollo de la raíz y absorción de los nutrimentos (Dobbelaere et al., 2002).
En columnas letras similares indican que los valores son estadísticamente iguales (Tukey, P ≤ 0.05). *,** = P ≤ 0.05, 0.01, respectivamente; NS = no significativo a P ≥ 0.05. Bio = biofertilizante.
Cuadro 3 Número de hojas (NH, m2), índice de área foliar (IAF) y duración del área foliar total (DAFT, días) en genotipos de maíz en función del biofertilizante. Iguala, Gro. 2011.
Genotipo * Nitrógeno (G * N)
Los genotipos presentaron respuesta diferente al N en el NH, IAF y DAFT (Cuadro 4). En Vandeño y H-562, la respuesta más alta al N en el desarrollo de las hojas fue a los 54 dds y en el IAF a los 36 dds, con 160 kg N ha-1, respectivamente. Por lo cual, podemos señalar que la tasa de aparición de hojas está inf luenciada por un alto suministro de nitrógeno, además de que genera una mayor expansión foliar. Al respecto, Boomsma et al. (2009) encontraron que con la aplicación de 165 y 330 kg N ha-1 se presentó el mayor IAF en diferentes genotipos de maíz. Por otro lado, también se observó que con la aplicación de nitrógeno se incrementó la DAFT en ambos genotipos. Esto indica que el N aumentó la DAFT que está relacionada con el crecimiento, y depende de la cantidad de hojas que están fotosintetizando (Woo et al., 2004). En general, se pudo observar que los genotipos presentaron mayor respuesta con 160 kg N ha-1.
En columnas letras similares indican que los valores son estadísticamente iguales (Tukey, P ≤ 0.05). *,** = P ≤ 0.05, 0.01, respectivamente; NS = no significativo a P ≥ 0.05.
Cuadro 4 Número de hojas (NH, m2), índice de área foliar (IAF) y duración del área foliar total (DAFT, días) en genotipos de maíz en función del nitrógeno (N). Iguala, Gro. 2011.
Biofertilizante * Nitrógeno (Bio * N)
Con respecto a la interacción Bio * N, el ADEVA mostró cambios significativos para el NH, IAF y DAFT (Cuadro 5). Se observó que el cultivo con Bio y 160 kg N ha-1 presentó mayor respuesta en el NH, IAF y DAFT, siendo el valor máximo hasta los 54 dds y a los 90 dds en IAF, lo cual indica que en la respuesta al suministro de N la influencia del Bio indujo un estímulo en el crecimiento vegetal (Roveda y Polo, 2007). En contraste, el maíz sin Bio presentó mayor IAF y DAFT, particularmente con 80 kg N ha-1 y el NH con 160 kg N ha-1. Lo observado sugiere que la inoculación con Bio eleva la respuesta al N. En contraste, Uribe y Dzib (2006), en clima cálido subhúmedo, no encontraron incremento en el área foliar con el N al inocular con Bio.
En columnas letras similares indican que los valores son estadísticamente iguales (Tukey, P ≤ 0.05). *,** = P ≤ 0.05, 0.01, respectivamente; NS = no significativo a P ≥ 0.05.
Cuadro 5 Número de hojas (NH, m2), índice de área foliar (IAF) y duración del área foliar total (DAFT, días) del maíz en función del biofertilizante (Bio) y nitrógeno (N). Iguala, Gro. 2011.
Genotipo * Biofertilizante * Nitrógeno (G * Bio * N)
Se observaron diferencias significativas para NH, IAF y DAFT con respecto a la interacción G * Bio * N (Cuadro 6). La combinación H-562, Bio con 80 y 160 kg N ha-1 fue la que presentó mayor IAF y DAF. Sin embargo, con Bio y 160 kg N ha-1 se favoreció más la aparición de hojas y redujo la senescencia de las mismas. En Vandeño, Bio con 80 y 160 kg N ha-1 se obtuvo el más alto NH, IAF y DAFT. En general, se observó una respuesta positiva al Bio en el IAF y DAFT, debido a que promovió una mayor duración y producción de AF por m2. Esto contrasta con lo reportado por Uribe y Dzib (2006) en clima cálido subhúmedo, ya que no encontraron respuesta en el AF con Bio y N. Esto es atribuible a la variabilidad del genotipo y niveles de N, así como a la capacidad del Bio para establecerse (Pecina et al., 2005).
En columnas letras similares indican que los valores son estadísticamente iguales (Tukey, P ≤ 0.05). *,** = P ≤ 0.05, 0.01, respectivamente; NS = no significativo a P ≥ 0.05.
Cuadro 6 Número de hojas (NH, m2), índice de área foliar (IAF) y duración del área foliar total (DAFT, días) en genotipos (G) de maíz en función del biofertilizante (Bio) y nitrógeno (N). Iguala, Gro. 2011.
Materia Seca Total (MS)
Se observaron diferencias significativas en la MS, en función del N (Figura 3). La producción de MS se ajustó a un polinomio de segundo grado. La más alta producción de MS por día se presentó en Vandeño con 80 kg N ha-1, esto debido a una mayor eficiencia de Vandeño en la producción de MS del dosel por efecto del N. Sin embargo, en H-562 con 160 kg N ha-1 fue donde se obtuvo la mayor producción de MS durante el desarrollo del cultivo. Con respecto al Bio, en Vandeño con 160 kg N ha-1 se observó un incremento significativo en la producción de MS, respecto al testigo sin Bio. Por ello se puede inferir que el biofertilizante probablemente tuvo mayor afinidad en el maíz criollo que en el híbrido. Asimismo, demuestra que el Bio favorece la absorción del nitrógeno, el cual repercute en el peso seco del dosel vegetal. Al respecto, García et al. (2007) observaron incrementos en la MS desde los 26 dds con Bio, de manera similar a lo reportado en el presente estudio.
Tasa de Crecimiento del Cultivo (T̅C̅C̅)
La
Tasa Media de Asimilación Neta (T̅A̅N̅)
En general, la
Rendimiento de Grano
El ANDEVA mostró cambios significativos en el RG por efecto de la interacción G * Bio * N (Figura 6). El RG más alto en ambos genotipo fue con 160 kg N ha-1. Al utilizar el Bio, la respuesta no fue significativa. Solo se observó una respuesta positiva al Bio en H-562, en el testigo sin fertilizar. Los factores responsables de tales irregularidades son difíciles de identificar, pero se atribuye a la variabilidad del genotipo, así como la capacidad del biofertilizante para establecerse (Pecina et al., 2005).
Figura 6 Rendimiento de grano (RG) en genotipos de maíz en función del biofertilizante (Bio) y nitrógeno (N). Iguala, Gro. 2011.
En síntesis, los resultados indican que la materia seca durante el desarrollo del cultivo y el rendimiento de grano a madurez fisiológica fueron más altos en H-562 con la aplicación de 160 kg N ha-1; esto se relacionó con el incremento del tamaño y duración del aparato biomolecular fotosintético (IAF y DAFT), el cual generó la
Conclusiones
En Vandeño la aplicación del biofertilizante y 160 kg N ha-1 incrementó la materia seca total durante el desarrollo del cultivo, pero no fue significativo para el rendimiento de grano. En cuanto al índice y duración de área foliar, el más alto fue con 80 y 160 kg N ha-1, lo que ocasionó la mayor tasa de crecimiento del cultivo, pero no así en la tasa de asimilación neta. En relación a H-562, la más alta producción de materia seca total y rendimiento de grano fue con 160 kg N ha-1, además de que incrementó el índice y duración de área foliar, que generó la más alta tasa de crecimiento del cultivo y asimilación neta.
