Artículos

 

Análisis de 17 híbridos de maíz sembrados en 17 ambientes de los Valles Altos del centro de México*

 

Analysis of 17 maize hybrids grown in 17 environments from the Highlands of Central Mexico

 

Carlos Adolfo Reynoso Quiroga¹, Andrés González Huerta^2§, Delfina de Jesús Pérez López², Omar Franco Mora², José Luis Torres Flores³, Gustavo Adrían Velázquez Cardelas⁴, Carmen Breton Lugo³, Artemio Balbuena Melgarejo¹ y Omar Mercado Vilchis⁵

 

¹ Programa de Maestría y Doctorado en Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales, Universidad Autónoma del Estado de México-UAEM. Toluca, Estado de México. A. P. 435. Tel: 01(722) 2965518. Ext. 148. (carqwalker@hotmail.com).

² Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Fitomejoramiento, Facultad de Ciencias Agrícolas- UAEM. (djperezl@uaemex.mx; abalbuenam@uaemex.mx; ofrancom@uaemex.mx). ^§Autor para correspondencia: agonzalezh@uaemex.mx.

³ Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo-CIMMYT. El Batán, Estado de México. Carretera México-Veracruz, km 45. C. P. 56130. Tel: 01(595) 9521900. Ext. 1117. (j.torres@cgiar.org; c.breton@cgiar.org).

⁴ Campo Experimental Valle de México-INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchán, Estado de México. C. P. 56250. Tel: 01 595 92 12657. Ext. 135. (gvecar@yahoo.com).

⁵ Geovillas de la Independencia Núm. 15. San Mateo Otzacatipan, Estado de México. C. P. 50200. Tel: 01(722) 2440930. (omar-mercado_vilchis@yahoo.com.mx).

 

* Recibido: diciembre de 2013
Aceptado: marzo de 2014

 

Resumen

Los Valles Altos del Centro de México es un área agrícola muy importante para la producción de maíz (Zea mays L.) y específicamente para el mejoramiento genético y para la generación de tecnología. En este estudio fueron evaluados en parcelas demostrativas y de validación 17 híbridos de maíz en 17 ambientes de esta región para identificar material genético sobresaliente considerando principalmente su rendimiento de grano, las alturas de planta y mazorca y el ciclo vegetativo de los cultivares. Los resultados más importantes mostraron que los 17 híbridos podrían clasificarse como material de ciclo intermedio con base en floraciones masculina (de 87 a 97 días) y femenina (de 89.4 a 99 días). La variable más afectada por la heterogeneidad que existe entre los 17 ambientes del centro de México fue el rendimiento de grano (RG), que varió desde 2.20 (El Batán fecha 2) hasta 8.64 t (Tlaxcoapan); la diferencia entre las localidades de menor y mayor RG fue de 6.44 t. Tlaxcoapan, Santa Lucía, Amealco (fecha 1), Boximo y Epitacio Huerta fueron las mejores localidades (8.19, 8.10, 7.35 y 7.95 t) para la evaluación de los ensayos. H-55, considerado como testigo, produjo 6.30 t ha^-1 y sólo fue superado estadísticamente por CMT 099004 (6.90 t ha^-1). Los cultivares H-55, CML457/ CML459//IML-6, CMT 099003, CMT 099027, H-57, CMT 0290502, CMT 099002 e Insurgentes (de 6.1 a 6.3 t ha^-1) tuvieron RG estadísticamente iguales. Los ocho híbridos anteriores representan el material más sobresaliente para iniciar nuevos programas de mejoramiento genético o de generación de tecnología, y también son recomendables para la producción de semilla certificada o siembra comercial en el área de estudio.

Palabras clave: Zea mays L., evaluación en parcelas de agricultores, híbridos élite, métodos multivariados, prueba de t.

 

Abstract

The Highlands of Central Mexico is a very important region for the production of maize (Zea mays L.) and specifically for breeding and technology for the generation of agricultural area. In this study were evaluated in demonstration and validation 17 maize hybrids in 17 environments in this region plots to identify outstanding genetic material considering its performance mainly grain, plant and ear heights and the growing cycle of the cultivars. The main results showed that the 17 hybrid material could be classified as intermediate cycle based on male blooms (87 to 97 days) and female (89.4 to 99 days). The variable most affected by the heterogeneity among the 17 environments from central Mexico was the grain yield (RG), which ranged from 2.20 (El Batán date 2) to 8.64 t (Tlaxcoapan); the difference between minor and major towns of RG was 6.44 t. Tlaxcoapan, Santa Lucía, Amealco (date 1), Boximo and Epitacio Huerta was the best locations (8.19, 8.10, 7.35 and 7.95 t) for the evaluation of the tests. H-55, regarded as the control was 6.30 t ha^-1 and was only statistically surpassed by CMT 099 004 (6.90 t ha^-1). Cultivars H-55, CML457 / CML459//IML-6, 099003 CMT, CMT 099 027, H-57, 0290502 CMT, CMT and Insurgentes 099 002 (from 6.1 to 6.3 t ha^-1) had statistically identical RG. The previous eight hybrids represent the most outstanding to start new breeding programs or technology generation material and are also recommended for the production of certified seed or commercial planting in the study area.

Keywords: Zea mays L., assessment in farmers' fields, elite hybrids, multivariate methods, t test.

 

Introducción

La formación, evaluación, identificación, registro y uso comercial de una nueva y mejor variedad es esencial en nuevos programas de fitomejoramiento, en la generación de tecnología, en la multiplicación e intercambio de germoplasma entre instituciones de investigación o entre agricultores y en la recomendación para siembra comercial, como un prerrequisito para su aprovechamiento integral (Pérez et al., 2014). La evaluación del material genético en campo con el uso de diseños experimentales para el análisis de la interacción genotipo x ambiente y la estabilidad del rendimiento son necesarios para la identificación de cultivares superiores, y en México ambos enfoques han sido ampliamente estudiados en las últimas cuatro décadas (Rodríguez et al., 2005; González et al., 2010), pero existe poca información publicada sobre la evaluación de híbridos élite en terrenos de agricultores cooperantes mediante el uso de parcelas demostrativas y/o de validación, particularmente en los Valles Altos del Centro.

La diversidad genética que existe en los estados de Hidalgo, México, Puebla y Tlaxcala está representada por las razas de maíz (Zea mays L.) que se cultivan en altitudes superiores a 2 000 m, como Palomero Toluqueño, Arrocillo Amarillo, Cónico, Chalqueño y Cacahuacintle; las dos primeras son maíces reventadores, Cónico y Chalqueño son semidentados y la última es un maíz blanco, harinoso y de semillas grandes (Wellhausen et al., 1951).

En las últimas tres décadas se han hecho esfuerzos sobresalientes para mejorar la adaptabilidad de variedades e híbridos formados con germoplasma élite de clima tropical y subtropical de origen mexicano y/o extranjero (Torres et al., 2011), pero su uso en Latinoamérica está concentrado en zonas específicas y en las regiones caracterizadas por una agricultura orientada al autoconsumo la mayoría de los agricultores cultivan variedades criollas; la superficie sembrada con las primeras es inferior a 32 %, como en México (20.3%), América Central (21.8%) y el Caribe (31.3%).

El maíz es la base de la alimentación de los mexicanos, debido a que 57% de su producción se destina a este rubro, básicamente como tortilla (Sánchez et al., 1998), con un consumo per capita de 122 kg. Entre 2.5 y 3 millones de campesinos están relacionados directamente con su cultivo, pero esta cifra podría aumentar a 18 millones si se considera el promedio de los hogares rurales. Aun cuando se siembran 8.5 millones de ha se tiene un déficit en la producción de 5 776 000 t (SAGAR, 2000). Para lograr su autosuficiencia es más viable aumentar el rendimiento por ha que ampliar su superficie de cultivo. En Estados Unidos de América y Canadá se han obtenido ganancias genéticas entre 57 y 79%, atribuibles al mejoramiento genético de híbridos y a un mejor entendimiento de la tecnología aplicada (Tollenaar y Lee, 2011). En el estado de México se siembran 573 000 ha y se producen 1 801 330 t, con un rendimiento de grano de 3.1 t ha^-1; la principal zona productora es el Valle Toluca- Atlacomulco, con casi 250 000 ha. En experimentos, los rendimientos de grano varían de 4 a 8.7 t ha^-1 (González et al., 2006; González et al., 2008), pero en terrenos de agricultores existe poca información publicada.

Saín y Martínez (1999) comentaron que podría elevarse la productividad del maíz entre 84 y 400% con híbridos y con variedades entre 51 y 300%, pero el empleo de semilla mejorada en México apenas varía de 18.8 a 25% (Espinosa et al., 1999; Herrera et al., 2002); su escasa adopción podría atribuirse a la falta de adaptabilidad, la diferencia en costos entre la semilla mejorada y la usada por los agricultores, y su deficiente distribución.

El material genético considerado en el presente trabajo involucra un grupo de híbridos experimentales, pre comerciales y comerciales recomendables para el centro de México, pero existe poca información sobre su potencial de rendimiento y sobre su adaptabilidad, así el objetivo principal fue analizar 17 ambientes y 17 híbridos élite sembrados en parcelas demostrativas y de validación para identificar material genético sobresaliente.

 

Materiales y métodos

Localidades de evaluación

Los experimentos se establecieron en punta de riego en primavera-verano de 2011 en las siguientes 13 localidades del Estado de México (EM), Michoacán (M), Querétaro (Q), Hidalgo (H) y Puebla (P): Batán (EM: fechas 1 y 2), Boximo (EM), La Providencia (EM), El Cerrillo Piedras Blancas (EM: fechas 1 y 2) Toluca (EM: fechas 1 y 2), Amealco (Q: fechas 1 y 2), Texcoco (EM), Santa Lucía (EM), Jocotitlán (EM), Patzcuaro (M), Epitacio Huerta (M), Tlaxcoapan (H) y Felipe Ángeles (P). La elección de estas localidades se realizó considerando sus diferencias en ubicación geográfica, altitud, clima y precipitación, principalmente (Cuadro 1).

 

Material genético

Los 17 híbridos utilizados fueron elegidos por la Red de Evaluación del Programa Modernización Sustentable de la Agricultura Tradicional (MasAgro). Este material experimental, pre comercial y comercial representa una opción viable para los Valles Altos del centro de México por su potencial de rendimiento y su adaptabilidad a esta región (Cuadro 2).

 

Tamaño de la parcela

Cada una de éstas constó de diez surcos de 10 m de longitud, con separación entre hileras de 0.80 m (área de 80 m²). En cada unidad se sembraron 230 semillas distanciadas a 0.20 m.

 

Manejo de las parcelas

La preparación mecánica del suelo consistió en un barbecho, una cruza y una rastra. Antes de surcar se fertilizó con 70N-80P-30K. La siembra manual se hizo con punta de riego en abril de 2011. Se manejaron 62 500 plantas ha^-1. Con la segunda escarda se incorporaron 70 unidades de nitrógeno y se aplicaron atrazina y 2,4-D amina (1.5 kg y 1.5 L ha^-1) disueltos en 200 L de agua para complementar el control de maleza manual y mecánico efectuado antes de los 90 días de establecidos los experimentos. La cosecha manual se efectuó en noviembre y diciembre, después que el material genético alcanzó la madurez fisiológica.

 

Registro de variables

Se registraron los siguientes caracteres: floraciones masculina (FM) y femenina (FF), cociente entre floraciones (CF), alturas de planta (AP) y mazorca (AM), cociente entre alturas (CA), rendimiento de grano por hectárea (RG) e índice de prolificidad (IP). Los procedimientos y las unidades de medición empleados en el registro de datos están descritos en CIMMYT (1995) y en González et al. (2008).

 

Análisis estadístico

Cada variable registrada fue analizada con estadística paramétrica. Se calcularon sus medias y sus varianzas y con sus estimadores se obtuvieron los valores de t para comparar las medias de los 17 ambientes y de los 17 híbridos de maíz; se hizo la comparación entre cada ambiente y su promedio aritmético, y se contrastó la diferencia entre la media de cada híbrido y la media de H-55 (testigo). El valor de t calculado se obtuvo con 16 grados de libertad, a los niveles de significancia del 5 ó 1%. Los procedimientos algebraicos están descritos en Steel y Torrie (1980). Adicionalmente se aplicaron el análisis de componentes principales (biplot entre híbridos y variables) y el de conglomerados (método UPGMA, para agrupar localidades o híbridos), descritas por Sánchez (1995) y por González et al. (2010).

 

Resultados y discusión

En México se siembran 8 500 000 ha con maíz, pero en sus Valles Altos del Centro se explotan 3 500 000 ha en los estados de Hidalgo, México, Puebla y Tlaxcala, y 95% de esta superficie predominan las razas Cónico y Chalqueño (Welhausen et al., 1951; SAGAR, 2000), es por eso que esta región del país es muy importante para el mejoramiento genético, para la generación de tecnología y, específicamente, para la evaluación e identificación de material sobresaliente. En este contexto existen pocos estudios publicados sobre la evaluación de cultivares en parcelas demostrativas y de validación de tecnología (González et al., 2008).

Con relación a los 17 ambientes de evaluación y considerando únicamente la información que se indica en el Cuadro 1, en el presente estudio se observó que éstos se agruparon en cuatro categorías: en el grupo 1 están el Batán, Texcoco, Santa Lucía y Tlaxcoapan; en el grupo 2 se localizaron a Patzcuaro y Felipe Ángeles; en el grupo 4 se observan el Cerrillo Piedras Blancas y Toluca; el grupo 3 está conformado por el resto de los ambientes (Figura 1). Estos resultados confirman que esta región del centro de México es muy heterogénea; el clima, la precipitación pluvial, la altitud, su ubicación geográfica y el tipo de suelo son los principales componentes de esta variabilidad cuando se realizan ensayos a través de localidades en el mismo año (Pérez et al., 2014). De éstos resultados se infiere también que la elección de un solo ambiente de cada uno de estos cuatro grupos permitirá ahorrar tiempo y recursos financieros en la evaluación e identificación de cultivares sobresalientes. Por ejemplo, para estudios futuros se recomienda elegir a Tlaxcoapan, Felipe Ángeles, Epitacio Huerta y Toluca, que representan a los estados de Hidalgo, Puebla, Michoacán y México, respectivamente; con relación a su altitud existe una diferencia de 600 msnm (Cuadro 2).

No obstante lo anterior en esta recomendación debe observarse que las heladas, fenómeno metereológico muy común en esta región, no han sido consideradas, por lo que también es necesario conocer la contribución de éstas y del tiempo sobre el rendimiento de grano y otros componentes del rendimiento. La poca disponibilidad de semilla de los materiales experimentales y pre comerciales ha sido una de las principales limitantes para establecer los ensayos en tiempo y en espacio (González et al., 2008; González et al., 2010).

Con relación a seis de las ocho variables evaluadas en el presente estudio se observó que los 17 ambientes también originaron variabilidad fenotípica importante; éstos se clasificaron en tres categorías: iguales a su media aritmética e inferiores o superiores estadísticamente a ésta (Cuadro 3; Figura 2).

Los promedios aritméticos para floración masculina (FM) variaron desde 75.7 hasta 103.65 días, y para floración femenina (FF) fueron de 77.3 a 109.6 días (Santa Lucía y Jocotitlán, respectivamente). Éstos resultados muestran que la heterogeneidad ocasionada por los 17 ambientes fue de 28 días para FM y 32 días para FF (Cuadro 3). Ambos periodos son suficientes para evitar daños por heladas en siembras comerciales y experimentales establecidas en condiciones de temporal en el mes de abril en esta región de Valles Altos, independientemente del tipo de cultivar que se emplee.

Con relación a las alturas de planta (AP) y de mazorca (AM) se registraron valores desde 1.62 hasta 2.62 m para AP y de 0.64 hasta 1.40 m para AM (Jocotitlán y Tlaxcoapan, respectivamente). La variabilidad fenotípica originada por los 17 ambientes fue de 1 m para AP y de 0.76 m para AM (Cuadro 3). Éstos resultados muestran que ambas características están influenciadas significativamente por el tipo de localidad y de ambiente que se elija para la evaluación de los ensayos en campo.

Los caracteres agronómicos que mostraron escasa variabilidad fenotípica a través de los 17 ambientes fueron coeficientes de floración (CF, de 0.95 a 1.01) y de alturas (CA, de 0.40 a 0.53); en ambas y en índice de prolificidad (IP, de 0.23 a 0.73), la diferencia entre la media de cada ambiente y su gran media aritmética fue estadísticamente igual (Cuadro 3). Las tres variables podrían utilizarse para realizar selección indirecta para incrementar la producción de grano debido a que éstas son más estables e involucran dos características morfológicas.

En el Cuadro 3 puede observarse que la variable más afectada por la heterogeneidad que existe entre los 17 ambientes del centro de México fue rendimiento de grano (RG), que varió desde 2.20 (El Batán, fecha 2) hasta 8.64 t (Tlaxcoapan); la diferencia entre las localidades de menor y mayor RG fue de 6.44 t. Tlaxcoapan, Santa Lucía, Amealco (fecha 1), Boximo y Epitacio Huerta fueron los mejores ambientes (8.19, 8.10, 7.35 y 7.95 t) para la evaluación de los ensayos; en éstas se obtuvo un RG promedio mayor que el de la media nacional (1.47 t ha^-1; SAGAR, 2000), de la media del Estado de México (3.1 t ha^-1), y de la media de los ensayos conducidos en experimentos establecidos en el Valle Toluca-Atlacomulco, en el Estado de México (6.36 t ha^-1; González et al., 2006; González et al., 2008; González et al., 2010).

Con base en las ocho variables registradas en el presente estudio, en la Figura 2, si se corta el dendograma a una distancia promedio de 0.60, se observan cinco grupos: en G1 se detectó a Batán (fecha 1) y Cerrillo Piedras Blancas (fecha 2); G3 agrupó a Batán (fecha 2) y Santa Lucía; en G4 se clasificó a Jocotitlán; en G5 se identificó a Tlaxcoapan; en G2 están el resto de los ambientes. El mayor RG (8.64 t), las mayores dimensiones de la planta (AP, 2.62 m) y de la mazorca (AM, 1.40 m) y el menor ciclo vegetativo (78.8 y 79.7 días a FM y FF) se identificaron en G5. Los grupos 3 y 4 sólo difirieron en FM, FF y AM (103.65, 109.59 y 0.74 m para G4); ambos grupos tuvieron un RG similar al del grupo 2 (5.36 t) pero éste último presentó mayores dimensiones de planta y mazorca (1.97 y 0.90 m) y ciclo vegetativo intermedio (93.3 y 95.9 días a FM y FF; Cuadro 3).

Los 17 híbridos que son considerados en el presente estudio representan una fracción élite del material genético experimental, pre comercial y comercial que podría ser sobresaliente para los Valles Altos del centro de México; del 1 al 10 son maíces de grano blanco y del 11 al 17 son de grano amarillo (Cuadro 4; Figura 3); los 10 primeros son empleados principalmente para la elaboración de tortillas y los otros siete se destinan a la alimentación animal, ambos destacan el uso principal que se da a los maíces en México y en América Latina (Sánchez et al., 1998; González et al., 2008). Se esperaba que los híbridos de grano blanco, de mayor ciclo vegetativo, tuvieran mayor RG. Esta contradicción se explica por el hecho de que se presentaron heladas tempranas en la primera semana de septiembre de 2011, favoreciéndose más los maíces precoces de grano amarillo.

Las medias aritméticas para FM, FF, AP, AM, IP, CF, CA y RG para los maíces blancos (G1), excepto ASPROS 823 que se agrupó con los amarillos (G2), fueron de 91.73 días, 94.44 días, 211.75 cm, 105.67 cm, 0.51, 1, 0.50 y 6.02 t ha^-1, y para G2 correspondieron a 91.62 días, 93.82 días, 183.66 cm, 82.16 cm, 0.48, 1, 0.43 y 5.90 t ha^-1 (Cuadro 4, Figura 4). Éstos resultados muestran que la principal diferencia entre ambos maíces estuvo relacionada con AP y AM, con mayores dimensiones para G1.

Los promedios aritméticos que se muestran en el Cuadro 4 sugieren que este material genético tiene características agronómicas deseables para establecer un sistema de producción intensivo. Los coeficientes de alturas (entre 0.4 y 0.5), y de floraciones (de 1), así como las alturas de planta (de 1.67 a 2.25 m) y de mazorca (de 0.75 a 1.16 m) que se registraron garantizan menores porcentajes de acame de tallo y raíz, muy común en las razas de Valles Altos como Cónico, Chalqueño, Cacahuacintle y Palomero Toluqueño (González et al., 2007; González et al., 2008). Éstas ventajas podrían aprovecharse para la siembra comercial de híbridos en altas densidades de población (hasta 100 000 plantas ha^-1) y con mayores dosis de nitrógeno (hasta 300 kg ha^-1) con el propósito de incrementar el RG. Los 17 híbridos también podrían clasificarse como material de ciclo intermedio con base en FM (de 87 a 97 días) y FF (de 89.4 a 99 días); esta característica es muy deseable para evitar daños por heladas tempranas o tardías en esta región del centro de México.

El RG varió de 4.80 a 6.90 t ha^-1. H-55, considerado como testigo, produjo 6.30 t ha^-1 y sólo fue superado estadísticamente por CMT 099004 (6.90 t ha^-1). Los cultivares H-55, CML457/ CML459//IML-6, CMT 099003, CMT 099027, H-57, CMT 0290502, CMT 099002 e Insurgentes (de 6.1 a 6.3 t ha^-1) tuvieron RG estadísticamente iguales. ASPROS 823, CMT 099001 y CMT 029502 presentaron el mayor ciclo vegetativo (FM y FF); los dos primeros con el menor RG. En el cultivar CV-702 se registraron las mayores dimensiones de la planta (AP y AM) pero su producción de grano fue estadísticamente inferior a la del testigo H-55. Los materiales más precoces fueron los identificados como 12, 13, 14 y 15, los cuales son de grano amarillo y también tuvieron valores de RG iguales o superiores a los del testigo (Cuadro 4). En la Figura 3 se observa que AP, AM y CA explicaron la mayor variabilidad asociada a la componente principal 1, mientras que la componente principal 2 se atribuyó principalmente a FM y FF.

Éstos resultados son similares a los observados por González et al. (2008), quienes evaluaron variedades e híbridos de maíz en el Valle Toluca-Atlacomulco, Estado de México, con un rendimiento de grano promedio de 6.36 t ha^-1, pero también son inferiores a los obtenidos por González et al. (2010), quienes evaluaron cultivares en esta misma región y detectaron híbridos con rendimientos de grano superiores a 8 t ha^-1. Los ocho híbridos anteriores representan el material más sobresaliente para iniciar nuevos programas de mejoramiento genético, generación de tecnología, para la producción de semilla certificada o para la recomendación en siembra comercial en esta área de estudio.

 

Conclusiones

Los resultados más importantes mostraron que los 17 híbridos podrían clasificarse como ciclo intermedio con base en FM (de 87 a 97 días) y FF (de 89.4 a 99 días). La variable más afectada por la heterogeneidad que existe entre los 17 ambientes del centro de México fue rendimiento de grano (RG), que varió desde 2.20 (El Batán fecha 2) hasta 8.64 t (Tlaxcoapan); la diferencia entre las localidades de menor y mayor RG fue de 6.44 t. Tlaxcoapan, Santa Lucía, Amealco (fecha 1), Boximo y Epitacio Huerta fueron los mejores ambientes (8.19, 8.10, 7.35 y 7.95 t) para la evaluación de los ensayos. H-55, considerado como testigo, produjo 6.30 t ha^-1 y sólo fue superado estadísticamente por CMT 099004 (6.90 t ha^-1). Los cultivares H-55, CML457/ CML459//IML-6, CMT 099003, CMT 099027, H-57, CMT 0290502, CMT 099002 e Insurgentes (de 6.1 a 6.3 t ha^-1) tuvieron RG estadísticamente iguales; éstos representan el material más sobresaliente para iniciar nuevos programas de mejoramiento genético o de generación de tecnología, y también son recomendables para la producción de semilla certificada o siembra comercial en esta área de estudio.

 

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