Ambientes de evaluación

Las evaluaciones se efectuaron en el Campo Experimental las Huastecas del INIFAP, que se ubica en Estación Cuauhtémoc, municipio de Altamira, Tamaulipas, México (220° 33’ N/ 980° 09’ O, 20 m de altitud); clima (Aw0) cálido subhúmedo con lluvias en verano y lluvia invernal de 5-10 %, del total anual (^{García, 1988}), temperatura promedio anual de 24.5 °C y de 842 mm de precipitación (^{INIFAP, 2015}). El suelo es de tipo vertisol pélico arcillosos y profundo, con un pH de 7.5 a 7.8. Los ambientes de evaluación correspondieron a cuatro experimentos que se establecieron en los ciclos otoño-invierno 2013-2014 (O-I 13-14), fecha de siembra 21 de enero con tres riegos; primavera-verano 2015 (P-V 15), fecha de siembra 21 de agosto, temporal; otoño-invierno 2015-2016 (O-I 15-16), fecha de siembra 28 de enero, cuatro riegos y otoño-invierno 2016-2017 (O-I 16-17), fecha de siembra 31 de enero, dos riegos, respectivamente. En cada experimento las 14 variedades (designadas como 195-1, 195-2, 195-3, 196-1, 196-2, 196-3, 197-1, 197-2, 199-1, 200-1, 206-1, 208-1 y 208-2) más los dos progenitores (testigos) se distribuyeron en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones

El tamaño de la parcela fue de un surco de 5 m de longitud con separación entre surcos de 0.80 m. La siembra se hizo en tierra húmeda, la semilla se aplicó manualmente a chorrillo en el fondo del surco. En los cuatro ambientes se aplicó la dosis de fertilización 90-40-00, la mitad de N y todo el P₂O₅ en la siembra y el resto del N a los 15 días después de la siembra. A los 20 días después de la emergencia de plántulas se realizó un aclareo para dejar una población de 250,000 plantas ha^-1. Para el control de malezas, se realizaron tres escardas a los 10, 20 y 25 días después de la emergencia. Las plagas que se presentaron fueron: pulgón amarillo Melanaphis saachari (Zehntner) y mosquita del sorgo Contarinia sorghicola (Coquillet). Para el control de la primera se aplicó Clorpirifos (fosforotioato) 45.5 %, con una dosis de 1 Lha^-1 y para la segunda Toreto (Sulfoxaflor) 21.8 % en dosis de 0.06 Lha^-1.

Toma de datos

Las variables que se registraron fueron rendimiento de grano (kg ha^-1, REN, al 12 % de humedad), peso específico del grano (PEG, g L^-1) días a floración (DF, al 50 % de las plantas); una semana antes de la madurez fisiológica del grano, se midieron altura de planta (AP, en cm, desde el suelo hasta el ápice de la panoja), longitud de panoja (LP, en cm, de la base al ápice), y longitud de excersión (LEX, en cm, de la lígula de la hoja bandera a la base de la panoja).

La incidencia de enfermedades foliares (IEF) y acame (A), se evaluaron en forma visual mediante una escala de 1 al 5, de acuerdo con ^{House (1985)}. En la primera, con base en el porcentaje de daño: 1, sin daño; 2, de 1 a 10 %; 3, de 11 a 25 %; 4, de 26 a 40 %; y 5, más de 41 %. Para acame, según el porcentaje de plantas acamadas: 1, 10 %; 2, de 10 a 25 %; 3, de 25-50 %; 4 de 50-75 %; y 5, más de 75%. En los experimentos sembrados en los ciclos O-I 15-16 y O-I 16-17 se cortaron todas las plantas de un metro lineal, a 5 cm de la base del suelo, para pesar y registrar el peso fresco de biomasa (PFB, kg ha^-1).

Análisis estadístico

El efecto del ambiente y de las variedades en el rendimiento y las características agronómicas se cuantificó mediante un análisis de varianza combinado con los datos de cuatro experimentos (ambientes) y las 16 variedades. Las comparaciones de medias para las características agronómicas, se realizaron por medio de la prueba de Tukey (p≤0,05). La interpretación de la interacción IGA se realizó mediante el análisis de dispersión gráfica basado en el análisis de componentes principales (CP) con el modelo GGEbiplot (^{Yan et al., 2000}). El análisis de varianza se realizó con el sistema SAS (^{SAS, 2006}) mientras que para el modelo GGEbiplot y la prueba de ^{Gollob (1968)} se utilizó el programa GEA-R (^{Pacheco et al., 2015}).

Ambientes

En la prueba de medias por ambiente los valores más altos para rendimiento de grano, días a floración y longitud de panoja (Tabla 1) se encontraron en el ciclo O-I 13-14; para altura de planta, en O-I 13-14 y O-I 16-17; para incidencia de enfermedades foliares, en O-I 13-14 y O-I 16-17; para peso específico de grano, en O-I 15-16, y en acame no se encontraron diferencias significativas entre ambientes.

La influencia del contenido de humedad del suelo en el rendimiento de grano, la floración y la longitud de la panoja fueron evidentes pues los valores más bajos del rendimiento de grano en O-I 16-17 y P-V 2015 en relación a O-I 13-14 y O-I 15-16, se atribuyen a que en el primer ambiente se aplicaron dos riegos y el segundo fue de secano; en cambio, en los últimos dos ambientes se aplicaron tres y cuatro riegos de auxilio, respectivamente. De manera similar, el peso fresco de biomasa fue mayor en O-I 15-16 respecto a O-I 16-17, pues en el primer caso se aplicaron cuatro riegos y dos en el segundo. En cuanto a la influencia de la temperatura, las diferencias significativas observadas en la floración entre O-I 13-14 (83 días), O-I 15-16 (81.5 días), O-I 16-17 (74.5 días) y P-V 2015 (68.7 días), se atribuyen a que las temperaturas medias que se registraron de la siembra a la floración, fueron 19.9°C, 21.30°C, 22.1°C y 27.2°C, respectivamente, lo que indica que cuando las temperaturas son más frías, la floración es más tardía, pues el sorgo es una especie de origen tropical y requiere temperaturas altas para su desarrollo normal, por lo que es más sensible a las bajas temperaturas que otros cultivos (^{FORRATEC, 2017}). Destaca que en ningún ambiente hubo condiciones climáticas críticas (vientos y lluvias fuertes) que provocara acame.

Variedades

Trece de las 14 variedades experimentales y RB-Paloma constituyeron el grupo superior en rendimiento de grano. Destaca que la variedad experimental 196-2 superó al testigo Fortuna en 41.7 % y a la variedad 197-1 (2102) en 68 %. Siete variedades y Fortuna presentaron entre 42 y 60 % más forraje fresco que RB-Paloma y las demás variedades experimentales (Tabla 2).

RB-Paloma fue liberada para la producción de grano y forraje (^{Montes et al., 2012}). En el presente trabajo Fortuna presentó mayor PFB que RB-Paloma. Además, se observó, como es de esperarse, que las variedades que presentaron mayor PFB, fueron las de mayor altura de planta, acorde con ^{Pérez Hernández et al. (2018)}, quienes obtuvieron una correlación positiva entre AP y PFB.

RB-Paloma fue la variedad de floración más precoz. Se ha indicado que las variedades precoces producen menores rendimientos, debido a que se reduce su periodo de crecimiento (^{House, 1985}). En este sentido, ^{Rooney (2004)} afirma que, en los ambientes favorables el rendimiento de grano se relaciona con un ciclo vegetativo mayor. En el presente estudio, las variedades más tardías (Fortuna y 197-1) tendieron a producir mayor PFB, lo que coincide con ^{Zhang y Wang (2015)}, quienes encontraron que los genotipos tardíos presentaron mayor producción de forraje, en condiciones de buena humedad, las variedades tardías tienen mayor tiempo de fotosintetizar y almacenar nutrientes, para generar mayor producción de grano y forraje.

En las variedades experimentales la altura de planta varió entre 131 y 197 cm, mientras que la de RB-Paloma fue 159 cm y la de Fortuna, 174 cm. Lo anterior indica que en las generaciones segregantes de la cruza de RB-Paloma x Fortuna, se incrementó el abanico de variabilidad genética y aumentó la posibilidad de seleccionar genotipos diferentes. Se reporta que la relación entre AP y REN en ambientes favorables es positiva y consistente, y en ambientes de estrés es positiva y no consistente, aunque se aumenta la susceptibilidad al acame (^{Rooney, 2004}). Al respecto, ^{Ezeaku y Mohammed (2006)}, ^{Sarvari y Behesthi (2012)} y ^{Williams y Arcos (2015)}, encontraron una correlación positiva entre AP y REN. Por lo anterior, se considera que es deseable seleccionar variedades más altas, resistentes al acame y evitar que su mayor altura sea impedimento para la cosecha mecánica. Se ha reportado que los sorgos más altos tienden a producir mayor rendimiento de grano, debido a que su área fotosintética es mayor (^{Doggett, 1967}).

En los cuatro experimentos hubo incidencia de tizón de la hoja (Helmintosporium turcicum (Pass.) Leo and Suggs), antracnosis (C graminicola), mancha zonada (Gleocercospora sorghi D. Bain & Edg) y roya (Puccinia purpurea Cooke). Las enfermedades foliares son un problema importante en el cultivo de sorgo en el sur de Tamaulipas (^{Williams et al., 2017}), ya que su presencia puede inducir el acame (^{McBee y Miller, 1990}). ^{Montes et al., (2012)} encontraron que RB-Paloma es tolerante a IEF. En este trabajo RB-Paloma fue más susceptible (2.65) a foliares que Fortuna (1.99). Por la tolerancia que presentó Fortuna para IEF, se asume que es una buena opción como fuente para realizar mejoramiento genético para enfermedades foliares, razonamiento que coincide con ^{Moreno-Gallegos et al. (2017)}, quienes encontraron que Fortuna resultó tolerante a pudrición carbonosa del tallo M phaseolina. ^{Rooney (2004)}, ^{Khawaja et al., (2014)}, ^{García-León et al., (2018)} indican que el mejoramiento genético para resistencia a enfermedades es el método más exitoso y económico para el combate de patógenos, además de lograr un mayor aumento y estabilidad en la producción (^{Reddy et al., 2006}, ^{Rooney, 2004}). La excersión facilita la cosecha mecánica y ayuda a obtener un grano limpio de la tolva, con un mínimo de impurezas. ^{House (1985)} indica que un sorgo de buena excersión es aquel que presenta más de 10 cm de longitud. En el presente estudio la mayoría de los genotipos presentaron buena excersión, excepto las variedades 199-1, 195-1 y 200-1.

No se presentaron diferencias significativas entre variedades para longitud de panoja (Tabla 2), variando éstas entre 23.3 y 27.9 cm. ^{House (1985)} indica que los valores de longitud de panoja en sorgo varían entre 4 a más de 25 cm, por lo que las variedades experimentales y testigos del presente estudio pueden clasificarse de panoja larga. En el presente trabajo no se presentaron condiciones favorables para que se presentara el acame.

Interacción Genotipo Ambiente

En la Tabla 3 se muestra el resultado de la interacción genotipo ambiente por el modelo GGE biplot para la variable rendimiento en cuatro ambientes. El modelo explicó el 95.73 % de la interacción genotipo ambiente lo que justifica la aplicación de GGE biplot para la evaluación de variedades a través de ambientes ya que un valor aceptable es una proporción mayor a 75 % (^{Rodríguez et al., 2005}).

En la Fig. 1 se muestran los círculos concéntricos que ayudan a visualizar la longitud de los vectores ambientes y su ángulo con el eje denominado AEA (la recta que pasa por el origen del biplot y el ambiente medio). El pequeño círculo, en cuyo centro va la dirección de la flecha, representa al “ambiente medio” y se obtiene al promediar las coordenadas de todos los entornos de prueba (^{Tirado-Soto et al., 2019}). ^{Yan y Tinker (2006)}, ^{Frutos et al. (2014)} indican que los ambientes de prueba que forman un ángulo más pequeño (agudo) con el eje AEA son más representativos que el resto de los ambientes de prueba. De acuerdo al análisis realizado, los ambientes de prueba más representativos fueron O-I 13-14 y O-I 15-16, mientras que P-V 2015 y O-I 16-17 fueron los menos representativos.

Fig. 1 Plano de Genotipo y Genotipo x Ambiente (GGE biplot) que indica la representatividad de cuatro ambientes de evaluación de estabilidad de 16 variedades de sorgo blanco. 

La Fig. 2 permite saber el rendimiento medio y la estabilidad de las variedades. Las variedades 196-2, 196-3, 195-2 y 199-1 tuvieron el mejor rendimiento medio. La estabilidad de los genotipos se representa de forma perpendicular (eje de las ordenadas) y los vectores de mayor longitud indican mayor interacción. La variedad 196-2 tuvo un mayor rendimiento medio y estabilidad en los ambientes evaluados, seguido de 196-3, 195-2 y 1991-1, mientras que las variedades 201-1 y 206-1 fueron estables con un menor rendimiento medio, según el modelo GGE biplot (^{Frutos et al., 2014}). Las variedades 196-3, 206-1, 197-2, 208-1 además de presentar un buen rendimiento medio y buena estabilidad obtuvieron buenos rendimientos de PFB. Para evaluar la estabilidad versus el rendimiento promedio, la recta representada con una flecha que pasa por el origen del biplot (eje de las abscisas) indica el rendimiento promedio de los genotipos a través de ambientes (^{Yan y Tinker, 2006}, ^{Frutos et al., 2014}, ^{Martínez-Sánchez et al., 2018}; ^{Tirado-Soto et al., 2019}).

Fig. 2 Estabilidad de 16 variedades de sorgo blanco evaluados en 4 ambientes, representados en el Plano de Genotipo y Genotipo x Ambiente (GGE biplot), indicando el ordenamiento de variedades basados en el rendimiento medio y estabilidad obtenido para cada ambiente. 

En la Fig. 3 se muestra el biplot y el patrón (Variedades de mayor rendimiento considerando ambientes-Qué variedad ganó y dónde) con un polígono con seis lados formados por la unión de las variedades 195-1, 196-2, 199-1, 200-1, 197-1, 208-2. Estos que están más alejados del origen y tiene los vectores más largos que es la medida de la capacidad de respuesta a los ambientes en sus direcciones respectivas. Las variedades que se localizan en los vértices también son aquellas con mayor y menor rendimiento en los ambientes. La variedad de mejor respuesta fue la variedad 196-2 la cual fue variedad vértices debido a que está en la misma dirección de los ambientes. Las variedades 195-1,197-1, 200-1, 208-2 fueron las de menor respuesta, debido a que están en una dirección opuesta a los ambientes. (^{Yan y Tinker, 2006}; ^{Frutos et al., 2014}).

Fig. 3 Ambiente de evaluación de estabilidad y adaptabilidad de 16 variedades de sorgo blanco evaluados en 4 ambientes, representados en el Plano de Variedad y Variedad x Ambiente (GG biplot). 

Variedades experimentales sobresalientes

Las variedades experimentales que conjugan las mejores características agronómicas fueron 196-2, 197-2 y 206-1. La variedad 196-2 presentó el valor numérico más alto para rendimiento de grano (3,533 kg ha^-1), similar estadísticamente a RB-Paloma (2,955 kg ha^-1) y superior a Fortuna (2,494 kg ha^-1) en 41.7 %. Además, fue más precoz a la floración (74.1 días después de la siembra) que Fortuna (84.3 días) y presentó una PFB (20,007 kg ha-¹) igual que Fortuna (28,541 kg ha^-1) y RB-Paloma (18,419 kg ha^-1). De acuerdo con los parámetros de estabilidad, 196-2 tuvo alto rendimiento de grano, estabilidad y mejor respuesta al ambiente. Las variedades experimentales 197-2 y 206-1 presentaron un rendimiento de biomasa fresca (p≤0,05) de 27,822 y 27,914 kg ha^-1 respectivamente, que fue igual al de Fortuna y superior al de RB-Paloma en 55 %. Fueron más precoces a la floración (77 y 75.3 días respectivamente) que Fortuna. Según el modelo GGE biplot, en rendimiento de grano kg ha^-1, estas dos variedades presentaron buena estabilidad y fueron similares a los testigos, mientras 197-2, presentó menor incidencia de enfermedades foliares (2.08) que RB-Paloma (2.65).