Descripción de sitio experimental

La siembra tuvo lugar en el campo agrícola experimental del Departamento de Agricultura y Ganadería de la Universidad de Sonora localizado en el km 21 de la carretera Hermosillo-Bahía de Kino (29° 00' 46.8" N, 111° 08' 09.9" O).

Previo a la siembra, se determinaron las condiciones fisicoquímicas del suelo (Cuadro 1). El contenido de nitrógeno y fósforo se encontró en nivel medio y bajo respectivamente, por ello se utilizó fosfonitrato (fertilizante proporción 31N:04P:00K, compañía ISAOSA) en una dosis de 150 kg ha^-1 de nitrógeno (^{López-Córdova, Rueda, Vargas, Wong y López, 2018}), aplicándose un 34% entre las etapas de amacollo-embuche, un 33% en la etapa de llenado de grano y un 33% en etapa de grano maduro. No fue necesaria la aplicación de magnesio, potasio, mejorador químico de suelos o yeso agrícola.

Se utilizó un área de siembra de 336 m² (35 × 9.6 m) con previo barbecho. La preparación del suelo se realizó mecánicamente con ayuda de una rastra agrícola finalizando con vertederos para la formación de 12 surcos (7 m² por surco), los cuales contaron con una separación de 0.8 m consistiendo en dos hileras cada surco.

Siembra

La fecha de siembra fue el 28 de diciembre de 2019 considerándose un cultivo de ciclo invierno-primavera. Se utilizó la semilla de centeno de la variedad denominada Criollo Tlaxcala obtenida del estudio de ^{López-Córdova et al. (2018)}.

Antes de la siembra, a dicha semilla se le realizó una prueba fisiológica germinativa siguiendo la metodología de ^{ISTA (1996)} donde se obtuvo un porcentaje medio de germinación del 86.75% considerándose apto para la siembra. La siembra se realizó de manera manual y a chorrillo con una dosis de 120 kg ha^-1, depositando la semilla a una profundidad de 5 cm (^{López-Córdova et al., 2019}) con una densidad de siembra de 0.0545 kg por m². Posteriormente los surcos se cubrieron y se nivelaron. Se aplicaron pastillas de rodenticida (Storm^®, UK) alrededor del cultivo para evitar la interferencia de roedores de campo durante el desarrollo.

Tipo y frecuencia de riego

Se utilizó riego por goteo manejando dos tipos de cintas de goteo: una de gasto por gotero de 0.8 L h^‑1 modelo EA50604134-1000 (Toro Aqua-Traxx^®, EUA) y la otra de gasto por gotero de 1.0 L h^-1 modelo Streamline X (NETAFIM^®, EUA), siendo la distancia entre goteros de 30 cm con una presión de 11 psi (libras por pulgada cuadrada).

Se utilizaron tres diferentes niveles de riego, donde los surcos con el tratamiento de menor agua contenían la cinta de gasto por gotero de 0.8 L h^-1, los surcos con el tratamiento control tenían la cinta de gasto por gotero de 1.0 L h^-1, mientras que el tratamiento de mayor agua consistió en la combinación de ambas cintas.

Para la frecuencia y duración de riego de todo el ciclo del cultivo se tomaron en cuenta las etapas fenológicas, así como diferentes factores climáticos como temperaturas mínimas y máximas, humedad relativa, precipitaciones y evapotranspiración (ETo) del cultivo (los coeficientes de cultivo (Kc) se usaron junto con ETo para calcular las tasas de evapotranspiración de cada cultivo para estimar el requerimiento hídrico). Estos datos fueron tomados de la aplicación Remas en la estación climática La Bachata del municipio de Hermosillo (^{CESAVESON-SIAFESON, 2021}).

Se realizó un riego de pre-siembra para generar la humedad adecuada con duración de 17 horas ya incluidas en el total de las láminas de riego. Respecto a la calidad de agua utilizada para los riegos, el nivel de pH fue de 7.03 presentando una C.E. × 10⁶ a 25 °C de 645.46 considerándose adecuados, presentando una calidad C2-S1 (salinidad normal-sodio bajo).

Diseño experimental y tratamientos evaluados

Para la siembra se planteó un diseño experimental de una sola vía y para el resto de las determinaciones se manejó un diseño completamente al azar. Los tratamientos constaron de tres distintas láminas de riego asignados completamente al azar (4 surcos por tratamiento): TMELR = tratamiento de menor lámina de riego correspondiente a 39.3 cm; TC = tratamiento control con una lámina de riego de 42.5 cm y TMALR = tratamiento de mayor lámina de riego de 44.8 cm, considerándose riego inferior, óptimo y en exceso respectivamente.

Cosecha

La cosecha se realizó en la etapa de madurez del cultivo de forma manual utilizando una hoz dentada modelo HP-2 (Truper^®, México), depositando las muestras en costales previamente etiquetados para cada unidad experimental hasta su posterior uso. El tratamiento de menor agua presentó una duración de ciclo de 143 días, mientras que el tratamiento control y el tratamiento de mayor agua duraron 160 y 161 días respectivamente.

Determinaciones fisiológicas del cultivo

Para todas las determinaciones se tomaron muestras completamente al azar solamente de los dos surcos intermedios de cada tratamiento evitando el “efecto orilla”, considerándose como “parcela útil” 14 m² de los 112 m² por tratamiento (sin contar las separaciones de entre los surcos).

Altura de la planta. Cuando la planta alcanzó la fase de madurez fisiológica (antes de su cosecha), se midieron muestras desde el nivel del suelo de cada unidad experimental hasta el último ápice de la espiga, sin tomar en cuenta las aristas, siguiendo la metodología de ^{Mellado (1997)} reportando el valor obtenido en centímetros.

Número de espigas por metro lineal. Para determinar esta variable se siguió la metodología de ^{López-Córdova et al. (2018)} tomando las muestras antes de la cosecha del cultivo. Primeramente, se midió un metro lineal de superficie y a continuación se tomaron las espigas correspondientes a la unidad de muestreo de forma manual, colocándose dentro de bolsas de polipropileno para su posterior conteo.

Tamaño de espiga. Se determinó con ayuda de un vernier digital (Steren^®, México). Se midió desde la parte basal de la espiga hasta la última espiguilla, sin tomar en cuenta las aristas, registrando los resultados obtenidos en centímetros.

Número de granos por espiga. Primero se realizó la desgranada de cada espiga y posteriormente se llevo acabo el conteo de los granos. Ambos se hicieron de manera manual (^{Mellado, 1997}).

Evaluación de las propiedades físicas de grano cosechado

Posterior a la cosecha, se realizó la separación de el grano de las espigas, de manera manual. Para la limpieza de los granos se utilizó un tamiz de aluminio con perforaciones ovaladas (No. 4½ / 64” × ½”) (Seedburo Equipment Company^®, EUA) apoyándose con una sopladora eléctrica modelo WD 250-S3 (Koblenz^®, EUA) para remover impurezas. Inmediatamente los granos se colocaron en los costales correspondientes y se llevaron a un congelador modelo Frigidaire Gallery GLFC1526FW1 (Electrolux Home Productos, Inc.^®, EUA) hasta la realización de los respectivos análisis.

Tamaño de grano. Se determinó utilizando un vernier digital (Steren^®), midiendo la longitud y el ancho de los granos. Los valores se registraron en milímetros.

Evaluación del color. Para evaluar el color superficial de el grano se utilizó un colorímetro modelo CR‑400 (Konica Minolta Sensing Americas, Inc.^®, EUA) siguiendo la metodología oficial Cc 13e-92 de la ^{AOCS (2000)}. Los granos se colocaron en una placa petri llenándose en su totalidad, posteriormente se cubrieron con sus tapaderas correspondientes y se realizaron diez disparos aleatorios a diferentes puntos de cada placa (^{Matus-Cádiz, Hucl, Perron y Tyler, 2003}), obteniéndose los parámetros L, a y b.

Peso de 1000 granos. Se utilizó una balanza analítica digital modelo Adventurer AR2140 (Ohaus Corp.^®, EUA), donde se pesaron cuatro réplicas de 100 granos de cada tratamiento, las cuales se promediaron y multiplicaron por diez, siguiendo la metodología de ^{López-Córdova et al. (2018)}. El peso final fue registrado en gramos.

Peso hectolítrico. Se determinó mediante el método oficial 55-10.01 de la ^{AACC (2000)} utilizando una balanza/computadora de peso de grano modelo 8350 (Seedburo Equipment Company^®, EUA) registrándose directamente en unidades de kg hL^-1.

Rendimiento de grano. Se obtuvo siguiendo la metodología de ^{López-Córdova et al. (2018)}, donde el peso de grano cosechado (g) se dividió entre la superficie cosechada (m²). El resultado fue reportado en toneladas por hectárea.

Evaluación de las propiedades químicas de grano cosechado

Para las siguientes determinaciones se utilizó una muestra de granos procesada en un molino modelo GX4100 (KRUPS^®, México).

Contenido de cenizas. Se determinó de acuerdo con el método oficial 08-01 de la ^{AACC (2000)} utilizando una mufla modelo 3-550 (Neycraft Vulcan^®, EUA) a 550 °C por 5 horas. El resultado se expresó en porcentaje.

Contenido de proteínas. Se estableció mediante el método oficial 46-13 de la ^{AACC (2000)} (micro-Kieldahl) utilizando un digestor modelo MM2313E (Electrothermal Barnsted^®) y un destilador rápido modelo RAPIDSTILL I (Labconco^®). Se utilizó un factor de conversión de 6.2 en los cálculos para determinar el porcentaje de proteína de las muestras (^{Wrigley y Bushuk, 2010}).

Análisis estadístico

El análisis de resultados se llevó a cabo con el paquete estadístico Infostat para Windows^® versión 2021. Se realizó un análisis de varianza, así como una evaluación de los efectos significativos entre los tratamientos por medio de una prueba de comparación de medias por Tukey (P < 0.05) para las determinaciones químicas y para el resto de las determinaciones se utilizó la prueba de Duncan (P< 0.05 y P ≤ 0.0001). Todas las determinaciones se realizaron por triplicado.

Determinaciones fisiológicas del cultivo

Respecto a la altura de la planta, el tratamiento con menor lámina de riego (TMELR) presentó un aumento de tamaño del 1.7% respecto al tratamiento control (TC). Mientras que el tratamiento con mayor lámina de riego (TMALR) presentó el valor más bajo siendo estadísticamente diferente al TC disminuyendo un 8.29% de altura de la planta (Cuadro 2).

Los valores encontrados en el presente estudio fueron superiores a los reportados por ^{López-Córdova et al. (2018)}, quienes indican valores de 139.09 cm para la altura de la planta del cultivo de centeno sembrado en la costa de Hermosillo, Sonora, así mismo para los valores de 101.93 cm reportados por ^{Murillo, Escobar, Fraga y Pargas (2001)} en el cultivo desarrollado en Baja California Sur. Sin embargo, aunque la planta puede superar los 180 cm de altura (^{Mellado, Matus y Madariaga, 2008}), cabe aclarar que una gran altura no es conveniente debido a que la planta puede presentar problema de acame (^{Murillo et al., 2001}), además, la planta puede estar utilizando el agua y los nutrientes solamente para el desarrollo del tallo más no para el desarrollo de los granos.

En relación con el número de espigas por metro lineal, en comparación con el TC, el TMALR presentó un incremento del 10.37% mientras que el TMELR mostró un aumento del 7.83% (Cuadro 2). Se encontraron valores más altos comparándose con las medias de ^{López-Córdova et al. (2018)} y ^{Kuzminykh, Pashkova y Novoselov (2020)}. En el cultivo de cebada (Hordeum vulgare), el número de espigas por metro lineal se ha visto significativamente afectado por sequía (^{González-Rodríguez, 2004}). Además, esta variable se correlaciona significativamente con el rendimiento, ya que a medida que aumenta el número de espigas, puede resultar en un aumento en el número de granos y por ende se obtendría un mayor rendimiento (^{Zapata, Silva y Acevedo, 2004}).

Respecto al tamaño de la espiga, en comparación con el TC, el TMELR presentó un incremento del 6.22%, mientras que el TMALR presentó un aumento del 4.40%, siendo ambos estadísticamente diferentes al TC (Cuadro 2). Respecto a esta variable también se presentaron valores mayores comparándose con los valores promedio de ^{López-Córdova et al. (2018)} y ^{Kuzminykh et al. (2020)}. A pesar de lo mencionado anteriormente, se observa en los resultados que no se presentó un efecto sobre el tamaño de la espiga por la altura de la planta ni por el estrés hídrico y altas temperaturas presentadas durante el desarrollo del cultivo. Esto a diferencia de Baeza-Flores, Del Pozo y Méndez (2017¹) quienes señalaron las afectaciones directas y significativas en el tamaño de la espiga del trigo, del triticale y de la cebada por las situaciones adversas de estrés hídrico y alta temperatura.

Al respecto, ^{Hoffman y Viega (2011)} mencionan que tanto en déficit como en exceso de agua existen restricciones que interactúan con algunos factores reductores de rendimiento como lo es el contenido de granos por espiga en cereales como el trigo y la cebada; por lo que, en último término en cuanto a las determinaciones fisiológicas del cultivo, se exhibe esta variable, donde se presentan diferencias significativas entre los tres tratamientos provocados por el efecto de la cantidad de agua utilizada. El TMELR presentó un incremento de granos por espiga del 10.24%, seguido del TMALR con un aumento del 5.49% en comparación con el tratamiento control que fue el que presentó el menor número de granos por espiga (^{Cuadro 2}).

Asimismo, cabe destacar que el TMELR presentó mayores valores en comparación con lo obtenido por ^{López-Córdova et al. (2018)} aplicando el mismo nivel de fertilización. Igualmente, se presentaron valores dentro del rango que presenta ^{Mellado et al. (2008)} en las líneas de centeno mejorado mediante mutación genética.

Evaluación de las propiedades físicas de grano cosechado

Respecto al tamaño de grano, los tamaños de granos de los tres tratamientos se encontraron dentro de los rangos medios reportados por ^{Mellado et al. (2008)}. Se destaca, que el grano correspondiente al TMELR presenta un incremento de tamaño del 2.5% en general (largo y ancho) en comparación con el tratamiento control (Cuadro 3). Esta variable, junto con el número de granos por espiga, es de gran importancia debido a que son factores limitantes en la determinación del rendimiento final en los cultivos (^{González-Rodríguez, 2004}).

Se conoce que las deficiencias de humedad por sequía en el cultivo durante el llenado de grano pueden disminuir la fotosíntesis y la disponibilidad de carbohidratos para la formación de grano (^{López-Castañeda, 2011}). De modo que al presentarse un estrés hídrico posterior a la fase de antesis se reduce la asimilación del CO₂ por el cierre de estomas reduciendo la disponibilidad de asimilados para el llenado de los granos (^{Saeidi y Abdoli, 2015}). Ello significa en general una afectación negativa en el tamaño de grano (^{Ji et al., 2010}). A pesar de todo esto se observa en los resultados obtenidos que una reducción de agua de riego durante el desarrollo del cultivo no afectó en gran medida el tamaño de grano (Cuadro 3).

Sobre el color de el grano, los tres tratamientos presentaron el mismo comportamiento, aunque el TMELR presentó diferencias significativas en comparación con los otros dos tratamientos en los tres parámetros (Cuadro 3). El TMELR presentó la menor luminosidad con una disminución del 11.25%. Sin embargo, presentó la misma tendencia de presentar los colores: rojo (+a) y amarillo (+b) como el tratamiento control y el de mayor humedad. Además, se encontró una misma tendencia en los valores medio de ^{Zykin, Andreeva, Tsvetkova y Voylokov (2020)} (L: 40-49, a: 2-4 y b: 8-16) en diferentes líneas de centeno. Se enfatiza el color de grano con su dependencia a la variedad, la región del cultivo y las condiciones de la cosecha, acentuando el color amarrillo-marrón o amarillo-grisáceo característico (^{Han et al., 2015}; ^{Sapirstein y Bushuk, 2016}), donde la amarillez puede estar relacionada a los pigmentos carotenoides presentes en el salvado de grano (^{Yilmaz, 2004}).

Respecto al peso de 1000 granos, el TMELR presentó una disminución del 6.37% en comparación con el tratamiento control. Mientras que los valores de TMALR mantuvieron valores similares al TC (Cuadro 4). Sin embargo, en comparación con otros estudios se obtuvieron valores por debajo de las medias presentadas, como lo reportado por ^{Mellado et al. (2008)}, ^{Tupits (2008)}, ^{Kunkulberga, Linina, Kronberga, Kokare y Lenenkova (2017)}, ^{López-Córdova et al. (2018)} y ^{Kuzminykh et al. (2020)}. Todo esto parece confirmar lo mencionado por ^{Chmielewski y Köhn (2000)}, que esta variable específicamente en centeno se ve influenciada negativamente por la presencia de altas temperaturas y sequía durante la etapa de maduración. Así mismo, ^{González-Rodríguez (2004)} en un estudio en cebada señala que la sequía y las altas temperaturas durante la iniciación floral y floración puede afectar esta variable debido a que dificultan la conversión de sacarosa a almidón en el endospermo afectando directamente el peso de grano.

Respecto al peso hectolítrico, en el análisis de varianza no se encontró diferencia significativa, por lo que no se infiere un efecto debido al tratamiento de riego en esta variable. Aun así, los valores de los tres tratamientos fueron estadísticamente similares entre ellos (Cuadro 4).

Comparándose con otras investigaciones se tienen valores cercanos a ellos que van del rango de 63 a 74.40 kg hL^-1 como ^{Mellado et al. (2008)}, ^{Wrigley y Bushuk (2010)}, ^{Peratoner et al. (2016)} y ^{López-Córdova et al. (2019)}. Cabe destacar que el peso hectolítrico está relacionado con el tamaño y el peso de grano, además, entre mayor sea el peso de grano mayor será el rendimiento (^{De la O-Olán et al., 2012}).

Con respecto a la variable de rendimiento, se observaron efectos significativos entre loa tratamientos evaluados. El TMALR presentó el valor más alto con un aumento del 26.56% seguido del TMELR con un incremento del 10.33% en comparación con el TC (Cuadro 4). Estos resultados confirman la relación de esta variable con el número de granos por espiga ya que se siguió el mismo comportamiento de los tratamientos, lo cual significa que a mayor número de granos se obtiene un mayor rendimiento (^{Dolferus, Ji y Richards, 2011}). Al respecto, los rendimientos obtenidos en los tres tratamientos estudiados fueron superiores a las medias reportadas por ^{Murillo et al. (2001)}, ^{López-Córdova et al. (2018)}, ^{Kornecki y Balkcom et al. (2020)}, ^{Kuzminykh et al. (2022)} y a las estadísticas de producción agrícola ^{SIAP (2020b)}.

Evaluación de las propiedades químicas de grano cosechado

Referente al contenido de cenizas de el grano, se observó una relación de que, a mayor agua de riego utilizada, mayor es el contenido de cenizas de grano. Por lo tanto, el TMELR mostró una disminución del 4.54% del contenido de cenizas (Cuadro 5). Sin embargo, no se presenta una diferencia estadística en comparación con el tratamiento control.

Este valor es importante a destacar, ya que comúnmente se utiliza el grano completo de centeno para la elaboración de la harina debido a que la separación de las partes periféricas de grano como el salvado y el germen durante la molienda es muy complicado (^{FAO, 2018}). Esto nos lleva a obtener mayores beneficios por ser una harina 100% integral (^{Hussain, Iqbal, Khan y Shah, 2020}). De esta forma aporta mayor contenido de fibra dietética, pudiendo tener implicaciones positivas para la salud como reducción del riesgo de algunos tipos de cáncer, así como el nivel de colesterol en sangre, previniendo enfermedades cardiovasculares, diabetes tipo 2 y sobrepeso (^{Hansen, Møller, Andersen, Jørgensen y Hansen, 2004}; ^{Jonsson et al., 2018}; ^{Hussain et al., 2020}).

Los compuestos proteicos de los cereales pueden localizarse en todo el grano. Sin embargo, la mayor cantidad se encuentra en el germen y la capa aleurona (^{Serna-Saldívar, 2013}). A pesar de que entre los tres tratamientos utilizados en este estudio no se presentaron diferencias significativas, el TMALR presentó un aumento de un 3.12% en comparación con el TC, mientras que el TMELR presentó un incremento mayor del 3.63% (Cuadro 5).

Además del incremento entre los tratamientos, en comparación con el estudio de ^{López-Córdova et al. (2019)}, se presentaron mayores valores utilizando el mismo nivel de fertilización y la misma variedad de semilla. De igual modo, se obtuvieron valores mayores en comparación con otros estudios donde utilizan diferentes variedades de centeno, incluidos cultivos híbridos y populares como ^{Hansen et al. (2004)} (8.6‑11.3%, con la misma dosis de fertilizante de 150 kg ha^-1), ^{Laidig et al. (2017)} (medias entre 9.7 y 10.9%) y ^{Linina et al. (2019)} (medias entre 7.7 y 13.1%). Igualmente, comparados con ^{Nordlund et al. (2013)} (12.9%) y ^{Kunkulberga et al. (2017)} (8-12.3%), se tienen mayores valores en los tres tratamientos. Todo esto reafirma lo mencionado por ^{Elbasyoni, Morsy, Ramamurthy y Nassar (2018)}, quienes señalan que, en trigo, por ejemplo, un déficit de agua afecta positivamente el contenido de proteínas. De la misma manera ^{Serna-Saldívar (2013)} confirma este efecto ya que a pesar de que se generen bajos rendimientos de grano debido a sequías aumenta la proporción de proteínas y secalinas en el grano.