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Introducción
Por la fibra que produce (Poelham y Allen, 2003), el algodón (G. hirsutum L.) es considerado el producto agrícola no alimentario de mayor importancia a nivel mundial (SAGARPA y FAO, 2014) y representa alrededor del 30 % de las fibras consumidas en la industria textil mundial (FAO, 2018); es cultivado en zonas tropicales y subtropicales del mundo (Vinent y Fajardo, 2007) en más de 50 países. G. hirsutum y G. barbadense son las especies que aportan más del 99 % del abastecimiento mundial (Ashraf, 2002), y de estas dos, Gossypium hirsutum, o algodón mexicano, es el que más se cultiva en todo el mundo por su alta calidad de fibra en la fabricación de telas (Pérez et al., 2011; Poelham y Allen, 2003), con un aporte de casi 90 % de la producción (SIAP, 2016).
Los principales países productores de algodón son India, China, Estados Unidos de América, Brasil y Pakistán; los cuales concentran 77 % de la producción mundial (USDA, 2017). México se ubicó en el decimotercer lugar con un volumen de 487,914 t, lo que representó el 0.7 % de la producción mundial (SAGARPA, 2016), donde los principales estados productores son Chihuahua, Baja California, Coahuila, Tamaulipas, Sonora y Durango.
Alrededor del 96 % de la semilla de algodón que se siembra en el mundo es transgénica y cuenta con la tecnología Bt (Bolgard II) que expresa las toxinas Cry1Ac y Cry2Ab (Nava-Camberos et al., 2018). En México, los algodones transgénicos se utilizan desde hace más de 20 años (Martínez-Carrillo y Díaz-López, 2005; Rocha-Munive et al., 2018; Traxler et al., 2003) para resistir los ataques del gusano rosado (Pectinophora gossypiella Sunders) y tabacalero (Heliothis virescens F.) principalmente, además del gusano bellotero (Helicoverpa zea Boddie) y gusano soldado (Spodoptera exigua) (Nava-Camberos et al., 2018).
No obstante, la siembra de semilla transgénica puede ocasionar que las plagas generen resistencia debido a la siembra intensiva de algodón Bt (Wu y Guo, 2005; Wu et al., 2008), por lo que se han desarrollado medidas para retrasar dicha resistencia, como la plantación de zonas refugio no Bt junto con la siembra de algodón Bt (Gould et al., 2002; Mendelsohn et al., 2003), donde pueden ser aprovechadas las variedades convencionales.
En un estudio reciente, Rocha-Munive et al. (2018) evaluaron el impacto del algodón genéticamente modificado después de 20 años de ser cultivado en México y encontraron que, a pesar del costo de producción, 80 % de los agricultores está muy satisfechos con el uso de las variedades GM, 11 % está moderadamente satisfecho y 9 % no está satisfecho; además, 10 % de los agricultores consideraron que el algodón GM no es rentable y 40 % estarían dispuestos a volver a sembrar variedades convencionales si estuvieran disponibles.
En México, el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolasy Pecuarias (INIFAP) fue el encargado de generar variedades convencionales de algodón desde 1960 hasta 1995 mediante el programa de mejoramiento genético, el cual liberó 20 variedades (Pérez et al., 2011). Las últimas variedades que se liberaron para el estado de Chihuahua fueron Cian Precoz 2 y 3 en 1995 (Espinosa et al., 2004). Actualmente, las únicas variedades que se distribuyen y comercializan para la siembra de algodón en México son transgénicas y provienen de la empresa transnacional Monsanto. Son producidas en Estados Unidos de América y la semilla se comercializa a un alto precio, lo que incrementa los costos de producción para pequeños y medianos productores; además, se requiere de maquinaria especializada para la siembra, lo que resulta en altos costos de producción (Rocha-Munive et al., 2018); al respecto, la FAO (2018) menciona que el algodonero es una de las especies agrícolas en el mundo que consume cerca del 25 % de todos los insecticidas.
Por lo antes mencionado, existe gran demanda de nuevas variedades de algodón con la finalidad de disminuir los costos de producción del cultivo para los medianos y pequeños productores, de ahí el interés de generar y evaluar nuevos materiales convencionales para abastecer la demanda de los productores, meta en la que sin duda los estudios de diversidad genética realizados en algodón, como los de CONABIO (Mastretta-Yanes et al., 2019) serán de gran utilidad. En este tenor, el objetivo del presente estudio fue evaluar el comportamiento productivo y la calidad de fibra de cinco variedades convencionales de algodón desarrolladas en el programa de mejoramiento genético del INIFAP para su uso comercial.
Materiales y métodos
Sitio experimental y material genético
El presente trabajo se llevó a cabo en el ciclo primavera-verano de 2018 en el Campo Experimental La Laguna (CELALA) del INIFAP en Matamoros, Coahuila, México, cuya localización geográfica es 25º 32’ N y 103º 14’ O a 1150 msnm. Se evaluaron las variedades convencionales de algodón Cian Precoz, Cian 95, Juárez 91, Laguna 89 y Nazas, las cuales fueron obtenidas del programa de mejoramiento genético del INIFAP por el Dr. Arturo Palomo Gil†; además, se incluyó la variedad Delta Pine® como testigo.
Manejo agronómico
La siembra se realizó el 18 de abril de 2018 a una distancia de 0.76 m entre surcos y nueve plantas por metro lineal, para contar con una población de 115,000 plantas ha-1. La dosis de fertilización utilizada fue 120N-40P-00K, aplicada antes del riego de siembra; posteriormente, se aplicaron tres riegos a los 52, 72 y 92 días después de la siembra (dds). El control de maleza y cosecha se realizaron manualmente, la primera cosecha se realizó a los 120 y la segunda a los 136 dds.
Diseño y unidad experimental
Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones. La parcela experimental consistió de seis surcos de 6 m de longitud y las plantas muestreadas se obtuvieron de los dos surcos centrales.
Variables evaluadas
Se registró el rendimiento de algodón (REN), de fibra (REF) y de semilla (RES) en kg ha-1, además del porcentaje que éste representa del total cosechado (PPH), altura final de ocho plantas por parcela (APL) en cm. Para los componentes de rendimiento, se cuantificaron el peso del capullo (PCA) en g, el cual se obtuvo al dividir el peso de la muestra entre el número de capullos, el número de capullos por planta (NCPP) se obtuvo de dividir el rendimiento de la parcela entre el número de plantas cosechadas y posteriormente entre el peso del capullo, contenido de fibra (CFI) en % como la proporción que representa al peso de la fibra con respecto al peso de la muestra y el índice de semilla se obtuvo del peso de 100 semillas (ISE) en g.
Para la calidad de la fibra se tomó una muestra aleatoria de 20 capullos por parcela, se separó la fibra de la semilla y se pesó. El análisis se realizó en el laboratorio de calidad de fibra del CELALA-INIFAP, donde se determinó a cada muestra la longitud de fibra (LON) en mm, la resistencia (RES) en megapascales (MPa) y la finura (FIN) en índice de micronaire.
Análisis estadístico
Se realizó análisis de varianza a cada variable utilizando el procedimiento GLM de SAS (SAS Institute, 2011). Cuando se detectaron diferencias estadísticas entre variedades (P ≤ 0.05) se aplicó la prueba de separación de medias de Tukey (P ≤ 0.05). Finalmente, se realizó un análisis de correlaciones para determinar la asociación existente entre las variables.
Resultados y discusión
Se detectaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre las variedades en las 12 variables evaluadas (Cuadro 1), debido a la amplia variación genética entre las variedades. Los mayores coeficientes de variación se observaron en el peso de fibra y semilla, NCPP, peso de fibra y peso de capullo, lo cual indica que la variabilidad se debe a diferencias genéticas intrínsecas (Nuez et al., 2008), ya que fueron evaluadas en las mismas condiciones. El resto de las variables mostró coeficientes de variación menores al 20 %, el más bajo fue para el contenido de fibra (6.1 %). Al respecto, Pimentel (1985) estableció que, en experimentos agrícolas realizados en campo, normalmente, el CV es considerado bajo cuando es inferior a 10 %, medio de 10 a 20 %, alto de 20 a 30 % y muy alto cuando es mayor de 30 %.
Cuadro 1 Cuadrados medios del análisis de varianza de 12 caracteres evaluados en seis variedades convencionales de algodón en la Comarca Lagunera, México, 2018.
| FV | Variedad | Rep | Error | CV (%) | Media | DE | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rendimiento | 112722.7 | ** | 19767.7 | ** | 123476.2 | 18.8 | 1980.3 | 1197.3 |
| Rendimiento de fibra | 6294290.5 | ** | 1125662.3 | ** | 23056.6 | 21.3 | 713.7 | 511.9 |
| Rendimiento de hueso | 11769126.0 | ** | 2676064.6 | ** | 41805.4 | 19.7 | 1038.0 | 704.9 |
| Peso de capullo | 19.5 | ** | 5.8 | * | 1.5 | 20.3 | 5.9 | 1.6 |
| Contenido de fibra | 14.9 | ** | 7.1 | 6.0 | 6.1 | 40.4 | 2.6 | |
| Índice de semilla | 8.2 | ** | 1.1 | 1.0 | 9.8 | 10.3 | 1.8 | |
| NCPP | 5303.0 | ** | 856.7 | ** | 102.1 | 38.8 | 26.1 | 20.2 |
| Altura de planta | 404.3 | ** | 574.8 | ** | 45.7 | 10.0 | 67.3 | 8.8 |
| Peso de fibra y hueso | 115676.1 | ** | 19900.3 | ** | 2125.5 | 44.8 | 102.9 | 93.9 |
| Finura | 2.5 | ** | 3.9 | ** | 0.2 | 10.1 | 4.8 | 0.1 |
| Resistencia | 4383.5 | * | 4329.3 | 1800.0 | 7.0 | 604.4 | 44.9 | |
| Longitud de fibra | 36.4 | ** | 37.0 | ** | 5.2 | 7.1 | 32.1 | 2.8 |
| GL | 5 | 2 | 85 | 92 | ||||
FV: fuente de variación, Rep: repeticiones, CV: coeficiente de variación, DE: desviación estándar, *: P ≤ 0.05, **: P ≤ 0.01, NCPP: número de capullos por planta, GL: grados de libertad.
Rendimiento y sus componentes
Los resultados de la prueba de medias indican que el testigo Delta Pine obtuvo el mayor rendimiento (3906.1 kg ha-1); además, fue superior al resto de las variedades en los componentes de rendimiento, peso de fibra, semilla y peso de fibra y semilla; por el contrario, Juárez 91 y Laguna 89 tuvieron un rendimiento de algodón en semilla de apenas 739.9 y 630.9 kg ha-1, respectivamente; de la misma manera, dichas variedades mostraron los valores más bajos para las variables rendimiento de fibra (192.5 y 155.72 kg ha-1) y rendimiento de semilla (293.67 y 228.31 kg ha-1) (Cuadro 2). Los bajos rendimientos obtenidos con las variedades Laguna 89 y Juárez 91 pueden ser debidos a que son variedades obsoletas, obtenidas hace más de 30 años para condiciones ambientales distintas a las actuales (Arias et al., 2010; SNICS, 2012).
Cuadro 2 Comparación de características productivas de seis variedades convencionales de algodón en la Comarca Lagunera, México, ciclo agrícola primavera-verano de 2018.
| Variable | Variedades | DSH (0.05) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nazas 87 | Juárez 91 | Laguna 89 | Cian 95 | Cian Precoz | Delta Pine | ||||||||
| REN (kg ha-1) | 2169.3 | b | 739.9 | c | 630.9 | c | 2058 | b | 2336 | b | 3906.1 | a | 295.41 |
| REF (kg ha-1) | 779.21 | b | 192.5 | c | 155.72 | c | 725.67 | b | 845.72 | b | 1565.72 | a | 127.66 |
| REH (kg ha-1) | 1153.55 | bc | 293.67 | d | 228.31 | d | 1102.75 | c | 1292.92 | b | 2133.93 | a | 171.89 |
| PCA (g) | 5.14 | b | 7.66 | a | 6.35 | b | 5.29 | b | 5.08 | b | 5.2 | b | 1.31 |
| PPH (g) | 131.86 | b | 30.02 | c | 25.54 | c | 109.22 | b | 150.93 | b | 259.73 | a | 49.47 |
| CFI | 40.43 | ab | 40.03 | ab | 40.53 | ab | 39.69 | ab | 39.24 | b | 42.26 | a | 2.63 |
| ISE | 9.38 | c | 11.36 | a | 10.18 | ab | 10.46 | ab | 9.67 | bc | 9.63 | bc | 1.07 |
| NCPP | 33.31 | b | 9.4 | c | 9.38 | c | 29.86 | b | 35.5 | b | 58.62 | a | 10.84 |
| APL (cm) | 71.15 | a | 61.1 | c | 63.33 | bc | 73.88 | a | 68.92 | ab | 71.08 | a | 7.25 |
| FIN (micronaire) | 4.78 | bc | 4.55 | bc | 4.62 | bc | 4.51 | c | 5.06 | b | 5.59 | a | 0.5181 |
| RES (MPa) | 567.77 | b | 611.15 | ab | 614.19 | a | 618.93 | a | 603.5 | ab | 600.15 | ab | 45.52 |
| LON (mm) | 30.8 | bc | 33.19 | ab | 31.79 | bc | 34.48 | a | 30.03 | c | 31.49 | bc | 2.46 |
Medias con letras iguales en las filas no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05). DSH: diferencia significativa honesta, REN: rendimiento de algodón, REF: rendimiento de fibra, REH: rendimiento de hueso, PCA: peso de capullo, PPH: peso de fibra y hueso, CFI: contenido de fibra, ISE: índice de semilla, NCPP: número de capullos por planta, APL: altura de planta, FIN: finura; RES: resistencia de fibra, LON: longitud de fibra.
Palomo et al. (2014) reportaron que la media nacional de algodón semilla fue de 5000 kg ha-1, mientras que la media regional en La Comarca Lagunera, reportado por Gaytán-Mascorro et al. (2004), se ubicó en 4200 kg ha-1 de algodón semilla y de 1500 kg ha-1 de algodón fibra. Con base en estos valores, solamente Delta Pine fue ligeramente superior en algodón fibra, ya que las otras variedades tuvieron rendimientos muy bajos que podrían deberse a las condiciones ambientales como lluvia y temperatura que prevalecen durante el ciclo del cultivo (Jost y Cothren, 2000; Palomo-Gil et al., 2004).
Para el resto de los componentes de rendimiento, las variedades convencionales fueron superiores al testigo comercial; Juárez 91 tuvo el mayor peso de capullo con 7.66 g, lo que superó al resto de las variedades, que se ubicaron en un intervalo de 5.08 a 6.35 g; además, dicha variedad también tuvo el mayor índice de semilla. El testigo comercial Delta Pine presentó el mayor número de capullos por planta, lo cual se refleja en los rendimientos; al respecto, Worley et al. (1976) y Espitia et al. (2008) mencionaron que el número de capullos por unidad de superficie, el número de semillas por cápsula y la fibra determinan el rendimiento en algodón. Para el contenido de fibra o Ginning Out-Turn (GOT), Delta Pine tuvo el mayor porcentaje de fibra (42.26), mientras que Cian Precoz presentó el menor porcentaje (39.24); el resto no presentó diferencias estadísticas con respecto a Delta Pine. Godoy et al. (1998; Com. Pers.)1 mencionaron que las variedades convencionales Cian Precoz y Laguna 89 fueron superiores a la variedad transgénica NuCOTN 35B con 36.9 y 37 %, respectivamente, por lo que estos materiales tienen características superiores que algunas variedades transgénicas (Escobedo-Salas et al., 2004).
Calidad de fibra
Delta Pine fue la variedad con el valor más alto de finura con 5.59 micronaires, lo que la ubica, de acuerdo con la clasificación por instrumentos de alto volumen o HVI (CNSPA, 2012), como muy gruesa; por el contrario, Cian 95, Juárez 91 y Laguna 89 tuvieron los valores más bajos, ubicándose en la clasificación como de finura media. Dichos valores pudieron estar influenciados durante el periodo de crecimiento por las condiciones ambientales como calidad de suelo, temperatura, precipitación pluvial, manejo, etc. y la presencia extrema de plantas o cápsulas (Estrada et al., 2008).
Con respecto a la resistencia, Cian 95, Laguna 89 y Juárez 91 tuvieron los valores más altos con 618.93, 614.19 y 611.15 MPa, respectivamente, mientras que Nazas 87 fue la de menor resistencia con 567.77 MPa. Para la longitud, Cian 95 fue la de mayor valor con 34.48 mm, seguida de Juárez 91; Cian Precoz presentó el valor más bajo con 30.03 mm. A pesar de que hubo diferencias estadísticamente significativas entre los materiales evaluados, la industria textil requiere como mínimo calidad de fibra de 26.7 a 27.2 mm de longitud, 517.5 MPa de resistencia al rompimiento y entre 3.5 a 4.9 unidades en índices de micronaire o grosor de fibra (Estrada et al., 2008; Palomo et al., 2003), por lo que todos los materiales evaluados, excepto Delta Pine cumplen con dichos requisitos. Palomo et al. (2003) señalaron que variedades con fibra de alta calidad no tienen un sobreprecio en el mercado por la venta de su fibra, por lo que el productor no recibe ningún beneficio adicional; además, la longitud, resistencia y finura de la fibra se deben más a factores genéticos que a factores ambientales (Longenecker y Erie, 1968; Palomo-Gil et al., 2004).
En el Cuadro 3 se presenta la matriz de correlaciones de Pearson entre pares de variables. Se observa que 37 coeficientes fueron significativos; de ellos, 24 fueron positivos y 13 negativos; sin embargo, sólo 11 correlaciones fueron superiores a 0.60.
Cuadro 3 Correlación entre caracteres de rendimiento y calidad de fibra en seis variedades convencionales de algodón en la Comarca Lagunera, México, 2018.
| REN | REF | REH | PCA | CFI | ISE | NCPP | APL | PPH | FIN | RES | LON | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| REN | 1.00 | |||||||||||
| REF | 0.99** | 1.00 | ||||||||||
| RES | 0.99** | 0.99** | 1.00 | |||||||||
| PCA | -0.46** | -0.46 | -0.47** | 1.00 | ||||||||
| CFI | 0.16 | 0.18 | 0.15 | -0.16 | 1.00 | |||||||
| ISE | -0.34** | -0.34** | -0.33** | 0.41** | -0.47** | 1.00 | ||||||
| NCPP | 0.91** | 0.90** | 0.91** | -0.47** | 0.15 | -0.35** | 1.00 | |||||
| APL | 0.51** | 0.49** | 0.52** | -0.22** | -0.1 | -0.14 | 0.59** | 1.00 | ||||
| PPH | 0.91** | 0.91** | 0.91** | -0.43** | 0.17 | -0.34** | 0.98** | 0.55** | 1.00 | |||
| FIN | 0.55** | 0.55** | 0.55** | -0.39** | 0.31* | -0.19 | 0.51** | 0.22* | 0.52** | 1.00 | ||
| RES | -0.15 | -0.15 | -0.16 | -0.04 | 0.13 | 0.19 | -0.1 | -0.01 | -0.1 | 0.17 | 1.00 | |
| LON | -0.21* | -0.21* | -0.21* | 0.29* | -0.21* | 0.27** | -0.20* | 0.03 | -0.2 | -0.65** | -0.25* | 1.00 |
*: P ≤ 0.05, **: P ≤ 0.01, REN: rendimiento de algodón en hueso, REF: rendimiento de fibra, REH: rendimiento de semilla, PCA: peso de capullo, CFI: contenido de fibra, ISE: índice de semilla, NCPP: número de capullos por planta, APL: altura de planta, PPH: peso de fibra y semilla, FIN: finura, RES: resistencia de fibra, LON: longitud de fibra.
El rendimiento de algodón en semilla estuvo altamente correlacionado con rendimiento de fibra (r = 0.99), rendimiento de semilla (r = 0.99) y peso de fibra y semilla (r = 0.91). Por su parte, rendimiento de fibra mostró una fuerte correlación con rendimiento de semilla (r = 0.99), número de capullos por planta (r = 0.90) y peso de fibra y semilla (r = 0.91). El rendimiento de semilla tuvo una alta correlación con número de capullos por planta (r = 0.91) y PPH (r = 0.91). El número de capullos por planta exhibió una fuerte asociación con peso de fibra y semilla (r = 0.98). Finalmente, la variable finura, presentó una moderada correlación negativa con longitud de fibra (r = -0.65). Todos estos valores concuerdan con los reportados por Scholl y Miller (1976), Dedaniya y Pethani (1994), Tang et al. (1996), McCarty et al. (1998) y Espitia et al. (2008). Lo anterior indica que los componentes del rendimiento de mayor importancia son las variables relacionadas con tamaño de capullo y número total de capullos por planta, y por ello son criterios de selección convenientes.
Conclusiones
Las variedades convencionales Cian Precoz, Cian 95, Juárez 91, Laguna 89 y Nazas 87, a pesar de que no fueron superiores a Delta Pine, mostraron valores superiores en calidad de fibra para satisfacer las exigencias del mercado actual. Los materiales mencionados pueden ser una fuente importante de genes para calidad de fibra en programas de mejoramiento genético; sin embargo, es necesario definir zonas de adaptabilidad para mejorar los bajos rendimientos que se reportan en el presente trabajo.
