Introducción

El girasol (Helianthus annuus L.) se utiliza para la alimentación humana y animal. Por esto, los organismos gubernamentales se interesan en esta oleaginosa y por la posibilidad de utilizarlo para producir aceite. El girasol puede usarse también para producir biocombustible, que es una alternativa para generar divisa en la agricultura de la región semiárida brasileña, ya que el girasol muestra cierta tolerancia a la sequía y al calor (^{Silva et al., 2007}).

El estudio de las estructuras de las plantas permite detectar la variabilidad genética de las poblaciones de cada especie y la relación entre esta variabilidad y los factores ambientales, lo cual complementa las técnicas para el mejoramiento de los programas genéticos (^{Macedo et al., 2009}). El análisis del crecimiento de las plantas es una técnica viable para conocer las bases fisiológicas de la producción; destaca las influencias de las interacciones ambientales, genéticas y agronómicas. Esta técnica describe las condiciones morfofisiológicas de la planta en función del tiempo y los métodos para su uso se han documentado (^{Peixoto et al., 2008}; ^{Cruz et al., 2010}).

El girasol en Brasil requiere estudiarse para obtener información para los programas de mejoramiento y elevar la productividad. Los indicadores de crecimiento y rendimiento agronómico dependen de la morfología y el cambio en el estado hídrico, la integridad de las membranas, las concentraciones de los solutos inorgánicos y la asignación de nutrientes; además, la síntesis de compuestos orgánicos pueden utilizarse como identificadores fisiológicos y bioquímicos (^{Taiz y Zeiger, 2009}).

En la región nordeste brasileña el exceso de sales en el suelo y el agua ejerce efectos adversos en las plantas, como los trastornos osmóticos que dificultan la absorción de agua por las raíces, la toxicidad de iones y el desequilibrio nutricional (^{Torres et al., 2004}). Los niveles altos de salinidad limitan la producción agrícola porque causan modificaciones morfológicas, estructurales y metabólicas en las plantas (^{Conus et al., 2009}). Los efectos de la salinidad del agua de riego en la producción del cultivo de girasol se han evaluado (^{Nobre et al., 2011}; ^{Santos Júnior et al., 2011}). Debido a indicadores de estrés salino relacionados con el rendimiento de los granos y calidad del aceite, el girasol se considera como una especie de moderada tolerancia a la sequía y salinidad (^{Caterina et al., 2007}). El objetivo del estudio fue evaluar las variables de crecimiento de girasol cv. EMBRAPA 122-V2000 en función de la salinidad del agua de riego y la fertilización nitrogenada en invernadero.

Materiales y Métodos

El estudio se realizó de abril a julio de 2012, en un invernadero en el Centro de Tecnología y Recursos Naturales (CTRN), Universidad Federal de Campina Grande, Brasil. El invernadero se ubica en el centro-oriente de la meseta de la Borborema del estado de la Paraíba (7° 13’ 11’’ S, 35° 53’ 31” O y 550 m de altitud). La clasificación climática según Köppen de clima mesotermal semihúmedo del tipo Csa con verano caliente y seco (4 a 5 meses) y lluvias de otoño a invierno (^{Coelho y Soncin, 1982}).

Los tratamientos resultaron de la combinación de los factores ECa del agua de riego (0.7, 1.7, 2.7, 3.7 y 4.7 dS m^-1 a 25 °C) y dosis de N (50, 75, 100, 125 y 150 mg kg^-1 de suelo). La ECa eparada se logró por adición de NaCl. La dosis de N en el suelo que recomienda ^{Novais et al. (1991)} es 100 mg kg^-1. El diseño estadístico fue completamente al azar en arreglo factorial 5×5, con tres repeticiones y 75 unidades experimentales.

Diez semillas se sembraron a 2 cm de profundidad, por recipiente plástico (adaptado como lisímetros de drenaje) con 120 kg de suelo. La germinación inició 4 d después de la siembra (DDS) y continuó hasta el día 13; 15 DDS se dejan las tres plantas más vigorosas por recipiente. En estas se hizo la primera medición de las variables. Al inicio de la fase experimental, en muestras de suelo, a 0.20 m de profundidad, se realizaron análisis químicos de fertilidad y salinidad (Cuadro 1), según los métodos de ^{EMBRAPA (1997)}.

El riego fue manual, el suelo se mantuvo a capacidad de campo antes del inicio de la siembra. El riego se manejó de acuerdo con el balance hídrico e intervalo de 2 d. La lámina de agua se calculó con el volumen de agua aplicado y el drenado del riego anterior más una lámina de 10 % de lixiviación.

Cuadro 1 Análisis inicial del suelo a 20 cm de profundidad. 

MO: materia orgánica, CIC: capacidad de intercambio catiónico=[SB+(H⁺+Al³⁺)], SB: suma de bases (Ca²⁺+Mg²⁺+K⁺+Na⁺), V: saturación de bases=(SB/CIC)×100, ECes: conductividad eléctrica del extracto de saturación, PSI: porcentaje de sodio intercambiable=(Na⁺×100/CIC).

Antes de la siembra se aplicaron abonos inorgánicos fosfatados y potásicos a los recipientes, según las necesidades nutricionales de la planta y con la metodología de ^{Novais et al. (1991)} para invernadero. La fertilización en la base se realizó con 300 mg kg^-1 de P₂O₅ y 4 mg kg^-1 de B con superfosfato simple y ácido bórico, respectivamente. El fertilizante nitrogenado en forma de urea se aplicó de acuerdo con los tratamientos. La fertilización potásica de 150 mg kg^-1 de K₂O provino de KCl. La fertilización con N y K se realizó con un tercio en la siembra y dos tercios en cobertura en partes iguales a los 20 y 40 DDS.

El registro de la altura de la planta (Ap), diámetro del tallo (Dt), número de hojas (Nh) y área foliar (Af) se hizo a los 15, 30, 45, 60 y 75 DDS. La altura de la planta se midió con cinta métrica (cm), desde el inicio del tallo al final de la yema terminal. El diámetro del tallo se midió a 3 cm del suelo, con un calibre digital electrónico. El número de hojas por planta incluyó las de 4 cm o mayores. El Af por planta se determinó con la medida de la distancia del ápice de la nervadura principal a la base de la hoja, según el método propuesto por ^{Maldener et al. (2009)} y la ecuación 1.

()1

donde

Af: área foliar total (cm²)

L: longitud de la nervadura principal (cm).

Además, se registraron los días para la exposición de la inflorescencia (R4), la apertura total de la inflorescencia (R5) y de duración de la floración. En este caso, según ^{Schneiter y Miller (1981)}, termina al final de la antesis; él diámetro interno (DIC) y externo (DEC) del capítulo floral se registraron con una regla milimétrica. La medida DIC cubría sólo el capítulo y para el DEC se midió el capítulo con las flores liguladas. El contenido de clorofila (Cc) se evaluó a los 30 y 45 DDS con un medidor portátil de clorofila (Minolta, Japón, modelo SPAD-502) y se expresó en mg m^-2. Este contenido corresponde a la diferencia de densidad óptica entre dos longitudes de onda, de cultivos como indicadora del estado nutrimental del limbo de la hoja (^{Rodrigues, 2004}). Las mediciones se hicieron entre las 9 y 12 h e iluminación. Cc fue la media de las lecturas en tres hojas por planta. Por la relación directa entre el contenido de N y de clorofila, uno de los usos del SPAD-502 es estimar el contenido de N de la hoja (^{Marenco y Lopes, 2007}).

Con los resultados se realizó ANDEVA. Dado que los resultados son factores cuantitativos, para determinar la regresión por polinomios ortogonales se usó el software SISVAR-ESAL (^{Ferreira, 2011}). En los casos con diferencias significativas se calcularon los coeficientes de regresión.

Resultados y Discusión

La salinidad del agua de riego afectó significativamente Ap, Nh y Af de los 15 a los 75 DDS, y en el diámetro del tallo a partir de los 30 DDS. El efecto debido a la fertilización nitrogenada o la interacción salinidad del agua×dosis de N sobre estas variables no fue significativo (Cuadro 2).

Con la ecuación de regresión se verificó que la altura de la planta se ajustó a un modelo lineal, y por cada aumento unitario en la ECa ocurrieron reducciones de 8.74, 12.49, 12.74, 10.75 y 10.04 % a los 15, 30, 45, 60 y 75 DDS (Figura 1A). ^{Flowers (2004)} indicó que la reducción del crecimiento de las plantas en estrés salino se explica por exceso de acumulación de ciertos iones en los tejidos vegetales, disminución en el potencial osmótico de la solución del suelo, posible toxicidad iónica e inestabilidad nutricional. ^{Nobre et al. (2010)} observaron que la altura de la planta de girasol se afectó lineal y negativamente por la salinidad del agua de riego a partir de 0.5 dS m^-1.

Cuadro 2 Prueba F y de regresión lineal de variables de girasol cv. EMBRAPA 122-V2000 durante el crecimiento en función de la salinidad del agua de riego y la fertilización nitrogenada. 

GL: grados de libertad; CV: coeficiente de variación; **: p≤0.01; ns: no significativo

Cada aumento unitario en ECa redujo el diámetro del tallo en 8.62, 9.52, 11.02 y 11.03 % a los 30, 45, 60 y 75 DDS (Figura 1B). Las plantas en ambientes con concentraciones altas de sales sufren estrés por la disponibilidad limitada de agua del suelo, disminución del potencial osmótico en la zona de la raíz y efecto de concentraciones altas de iones específicos (^{Gheyi et al., 2010}). En dependencia de la salinidad, las plantas no absorben agua e incluso pueden perderla, con lo que el crecimiento disminuye (^{Dias et al., 2003}). El diámetro del tallo disminuyó linealmente, de 0.15 a 0.62 mm, en las plantas de girasol cv. EMBRAPA122-V2000 al aumentar ECa de 1 a 5 dS m^-1 (^{Travassos et al., 2009}).

Figura 1 Altura de la planta (A) y diámetro del tallo (B) del girasol cv. EMBRAPA 122-V2000 en función de la salinidad del agua de riego (ECa) a los 30, 45, 60 y 75 d después de la siembra. 

El número de hojas (Figura 2A) también se redujo linealmente, 6.20, 6.37, 7.09 y 4.09 % a los 15, 30, 45 y 60 DDS, por cada aumento unitario en la ECa. Según ^{Travassos et al. (2009)}, con ECa variando de 1 a 5 dS m^-1, en el crecimiento inicial del girasol cv. EMBRAPA 122-V2000, redujo linealmente el número de hojas a los 28 DDS, y dependió de la salinidad del agua. ^{Oliveira et al. (2010)} reportaron resultados similares en girasol.

Figura 2 Número de hojas (A) y el área foliar (B) del girasol cv. EMBRAPA 122-V2000, en función de la salinidad del agua de riego a los 15, 30, 45, 60 y 75 d después de la siembra. 

Con las ecuaciones de regresión de Af se verificó el ajuste de la variable a un modelo lineal decreciente, con reducciones de 14.85, 14.88, 16.92, 17.07 y 16.7 % a los 15, 30, 45, 60, 75 DDS, por cada aumento unitario de ECa (Figura 2B). ^{Oliveira et al. (2010)} encontraron que Af del girasol disminuyó (101.37 cm² de Af por unidad de aumento en la salinidad) linealmente con el aumento de la salinidad del agua de riego. ^{Silva et al. (2009)} verificaron que el aumento de la conductividad eléctrica de la solución de nutrientes redujo significativamente la acumulación de biomasa seca total en el girasol ornamental, lo que afectó Af. Según ^{Tester y Davenport (2003)}, la disminución en Af de las plantas en condiciones salinas puede estar relacionada con uno de los mecanismos de adaptación de las plantas al estrés salino, con disminución de la superficie transpirante. Durante el crecimiento Af se afectó más con el aumento de ECa, y 60 DDS disminuyó 17.07 % y 4.09 % el número de hojas.

La salinidad del agua de riego afectó significativamente los días para las fases fenológicas de la inflorescencia R4, R5, DIC y DEC (Cuadro 3). La fertilización con N y la interacción salinidad del agua×dosis N no tuvo efecto significativo en esas variables. La variable Cc mostró un efecto significativo de la salinidad a los 45 DDS, y con la fertilización de nitrógeno a los 30 y 45 DDS. La interacción salinidad del agua de riego×dosis de nitrógeno no tuvo efecto significativo en la referida variable.

Cuadro 3 Prueba F y de regresión lineal de la abertura inicial de la inflorescencia (R4), abertura de la inflorescencia completa (R5), diámetro interno del capítulo (DIC), diámetro externo del capítulo (DEC) y el contenido de clorofila del girasol cv. EMBRAPA 122-V2000, en función de la salinidad del agua de riego y fertilización nitrogenada. 

GL: Grado de libertad; CV: Coeficiente de variación; **: p≤0.01; *: p≤0.05; ns: no significativo.

Las variables en R4 (apertura inicial de la inflorescencia) y R5 (apertura completa de la inflorescencia) (Figuras 3A y 3B) presentaron comportamiento lineal y creciente a medida que ocurrió el aumento de ECa, de manera que para el nivel salino más bajo (0.7 dS m^-1) la R4 se produjo a los 50 DDS, y para el más alto (4.7 dS m^-1) la R4 fue a los 55 DDS. Este aumento en días representa un aumento de 10.99 % entre la menor y mayor ECa. De manera similar para la salinidad de 0.7 dS m^-1 la R5 ocurrió a los 55 DDS, y para la salinidad de 4.7 dS m^-1 a los 60 DDS. Este aumento en días es 10.17 % entre la menor y mayor ECa.

Figura 3 Apertura inicial de la inflorescencia, fase R4 (A) y la apertura completa de la inflorescencia, fase R5 (B), del girasol cv. EMBRAPA 122-V2000, días después de la siembra, en función de la salinidad del agua de riego. 

La diferencia en días entre ambas variables fue alrededor de 5 d y ocurrió porque las fases fenológicas del girasol suceden simultáneamente. De acuerdo con ^{Escalante-Estrada et al. (2007)} con la fertilización nitrogenada en girasol, en México, la antesis ocurrió a los 58 DDS. Así, los resultados de nuestro estudio coincidieron con los de esos autores. También, ^{Olalde-Gutiérrez et al. (2000)} observaron que la R4 se produjo a las 54 DDS en girasol.

Las ecuaciones de regresión relativas a los diámetros interno y externo del capítulo floral verificaron que se ajustaron a un modelo lineal decreciente (Figuras 4A y 4B) con el aumento de salinidad en el agua de riego. Con 0.7 dS m^-1 el DIC fue 11.03 cm y con 4.7 dS m^-1 fue 7.59 cm; esto es una reducción de 31.19 %, y equivale a perder 7.39 % por cada aumento unitario de ECa. La reducción del DEC fue similar, con 0.7 dS m^-1 fue 25.72 cm y con 4.7 dS m^-1 fue 20.20 cm; así, se redujo 21.46 %, o 5.17 % por cada aumento unitario de la EC del agua de riego. ^{Nobre et al. (2010)} evaluaron las variables del crecimiento y floración de girasol, bajo estrés salino y fertilizante nitrogenado, y observaron efecto significativo en DIC y DEC, con reducción de 4.1 y 7.6 % por cada unidad de aumento en la ECa (dS m^-1).

Figura 4 Diámetro interno capítulo floral (A) y diámetro externo del capítulo floral (B), del girasol cv. EMBRAPA 122-V2000, días después de la siembra, en función de la salinidad del agua de riego. 

A los 45 DDS el Cc disminuyó inversamente con el aumento de la salinidad. Con salinidad de 0.7 dS m^-1 el Cc fue 45.27 y con 4.7 dS m^-1 el Cc fue 42.83, esto es 5.39 % de disminución. Es decir la disminución fue 1.33 % por unidad de aumento en la ECa (Figura 5A). Con la edad las hojas aumentan su capacidad para producir fotoasimilados hasta la madurez (45 DDS), cuando los índices de fotosíntesis comienzan a disminuir y las hojas senescentes se ven amarillentas, por lo que ya no realizan fotosíntesis, su clorofila se degradó y los cloroplastos perdieron su funcionalidad (^{Taiz y Zeiger, 2009}).

El estrés salino disminuye los parámetros de crecimiento, como Af, debido a la disminución de la actividad fotosintética y degradación de la clorofila (^{Jamil et al., 2007}). ^{Santos (2004)} observó que en hojas de girasol, el estrés salino afectó drásticamente la síntesis de la clorofila a los 45 DDS, ya que el NaCl promueve la reducción de ácido aminolevulínico, que es el precursor de la proctoclorofila.

La ecuación de regresión mostró que el efecto del N sobre Cc fue lineal y creciente, entre los 30 y 45 DDS. Con 50 mg kg^-1 el Cc 30 DDS fue 40.76 mg m^-2 y con 150 mg kg^-1 fue 44.66 mg m^-2; el aumento fue 9.57 %, equivalente a 0.10 % por aumento unitario de N. Con 50 mg kg^-1 Cc, a los 45 DDS, fue 42.36 mg m^-2 y con 150 mg kg^-1 fue 45.76 mg m^-2; esto es un aumento de 8.03 % en Cc, o 0.08 % por aumento unitario de N (Figura 5B). ^{Azevedo et al. (2011)} evaluaron la fluorescencia de la clorofila como una herramienta para verificar la tolerancia a la salinidad en girasol, y concluyeron que la salinidad aumentó algunos parámetros de la fluorescencia, y el efecto fue mayor en los genotipos Helio-358, AG-960 y AG-967 (66, 75, y 82 %, respectivamente) y menor en AG-975 (32 %).

Figura 5 Contenido de clorofila en hojas de girasol cv. EMBRAPA 122-V2000 en función de la salinidad del agua de riego a los 45 DDS (A) y de la fertilización nitrogenada a los 30 y 45 DDS (B). 

Entre AP, DC, NF y AF, la última mostró sensibilidad mayor al aumento de la salinidad del agua de riego. Además, ese incremento alargó el tiempo para la apertura total de la inflorescencia (fase R5). Con la excepción del contenido de clorofila, el aumento de los niveles de N no mitigó los efectos adversos del estrés salino.

Conclusiones

Ap, Dt, Nh y Af del girasol cv. EMBRAPA 122-V2000, disminuyeron con el aumento de la salinidad del agua de riego. La variable más afectada fueron Af y la menos afectada Nh. La interacción entre la salinidad del agua de riego y el N no tuvo efecto en las variables del crecimiento, la excepción fue Ap 15 DDS. El aumento de la salinidad del agua de riego retrasó la abertura inical de la inflorescencia y total y los diámetros florales internos y externos disminuyeron. El contenido de clorofila decreció con el aumento de la salinidad, e incrementó con el nivel de N.