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Revista mexicana de ciencias agrícolas

Print version ISSN 2007-0934

Rev. Mex. Cienc. Agríc vol.5 spe 8 Texcoco  2014

 

Nota de investigación

Densidad de población en maíz, coeficiente de atenuación de luz y rendimiento

Alejandro Morales Ruiz1 

Edgar Jesús Morales Rosales2  § 

Omar Franco Mora2 

Dolores Mariezcurrena Berasaín2 

Gaspar Estrada Campuzano2 

Tomás Héctor Norman Mondragón2 

1Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales- Universidad Autónoma del Estado de México. (botmora@colpos.mx).

2Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Fitomejoramiento. Universidad Autónoma del Estado de México. Campus Universitario El Cerrillo Piedras Blancas, Municipio de Toluca, Estado de México, C. P. 50200. Tel. 017222965518. Ext. 146. (ofrancom@uaemex.mx; nekkane16@hotmail.com; gaspar@agro.uba.ar; thnm0947@hotmail.com).

Resumen

Durante 2008 y 2009 se evaluaron seis cultivares de maíz bajo tres densidades de población en Toluca, México, con el objetivo de conocer su índice de área foliar, coeficiente de atenuación de luz, radiación interceptada, eficiencia en el uso de la radiación y rendimiento de grano. Se utilizó un diseño de bloques al azar con arreglo en parcelas divididas, las parcelas grandes correspondieron a las densidades de población (6.9, 7.8 y 8.9 plantas m-2) y las subparcelas a los cultivares ('Amarillo', 'Cacahuacintle', 'Jiquipilco', 'Z-60', 'Cóndor'y 'H-50'). El análisis de varianza combinado detectó diferencias significativas entre años, densidades y cultivares paratodas las variables, con excepción del coeficiente de atenuación de luz y radiación interceptada entre años. Las interacciones no fueron significativas, excepto en años × densidades en el índice de área foliar y en años × cultivares para rendimiento de grano. Entre años, el rendimiento promedio de los cultivares fue superior en 2008 (1 133 g m-2), 16.9% a 2009, debido al mayor número de granos m-2 (2 826) y a la eficiencia en el uso de la radiación (0.79 g MJ-1). Las mejores densidades de población fueron 7.8 y 8.9 plantas m-2 (rendimiento promedio de 1 081 y1 096 g m-2, respectivamente) equivalente a 13.9% y 15.1% más que con 6.9 plantas m-2. Lo anterior fue consecuencia de los mejores promedios presentados por estas densidades de población en todas las variables bajo estudio. Entre cultivares, 'Jiquipilco', 'Amarillo' y 'Cóndor' presentaron el rendimiento promedio más alto con 1 156, 1 076 y 1 047 g m-2.

Palabras clave: Zea mays L.; índice de área foliar; radiación interceptada; eficiencia en el uso de la radiación

El cultivo del maíz (Zea mays L.) en México es el líder entre los granos por la superficie total de siembra y los hábitos de consumo del mexicano. Se cosecha en 7.34 millones de hectáreas, con un rendimiento promedio de 3.3 t ha-1 (González et al, 2007). Para incrementar el rendimiento de grano de este cereal, es importante incrementar la cantidad de radiación interceptada (RI) la cual depende del cultivar utilizado, la densidad de población y la etapa de desarrollo. Para alcanzar altos niveles de RI es necesario que el maíz genere un alto índice de área foliar (IAF) desde etapas tempranas de desarrollo (Maddonni y Otegui, 1996). Un IAF óptimo es en el que se tiene la máxima producción de materia seca, y se alcanza cuando los estratos inferiores del dosel pueden mantener un balance positivo de carbono, es decir, cuando el cultivo absorbe toda la radiación fotosintéticamente activa (RFA) (Díaz et al, 2011).

El incremento en la densidad de población permite obtener mayores coberturas en forma anticipada dentro del ciclo del cultivo, lo que favorece una mayor producción de biomasa. En general, la relación entre la producción total de materia seca por unidad de área y la densidad de siembra es asintótica porque después de un determinado valor de densidad, el aporte de plantas adicionales causa una reducción en el peso individual de las mismas por el incremento de la competencia entre ellas (Andrade et al., 2002).

Por otro lado, el coeficiente de atenuación de luz (k) indica el grado de disminución de este factor debido a la absorción y distribución de la luz dentro del dosel. En doseles erectófilos el ángulo de inserción de las hojas con respecto al tallo (45 o) k varía de 0.3 a 0.5, mientras que en doseles con hojas planófilas k será 0.7, lo que indica que la parte superior del dosel ha absorbido 70% de la radiación incidente. Por último, la eficiencia en el uso de la radiación es la cantidad de materia seca o rendimiento por unidad de radiación interceptada por el cultivo. La RFA interceptada por el cultivo se transforma en biomasa, de forma que la pendiente de la relación lineal entre ambas variables representa la eficiencia en el uso de la radiación (EUR). Cuando la biomasa de interés es el rendimiento de grano de maíz, la EUR varía de 1 a1.4 g MJ-1 (Birch et al, 1999). Por ello, en la presente investigación se evaluaron en 2008 y 2009 seis cultivares de maíz bajo tres densidades de población en Toluca, México, con el objeto de conocer su índice de área foliar, coeficiente de atenuación de luz, radiación interceptada, eficiencia en el uso de la radiación y rendimiento de grano, para recomendar cual es el mejor cultivar de maíz para la zona de estudio.

La investigación se efectuó en Toluca, México (19° 24' latitud norte, 99° 54'longitud oeste, 2611 m de altitud). El clima es de tipo C (w2) (w) bi (García, 2005), que corresponde al templado subhúmedo con lluvias en verano y escasa precipitación pluvial en invierno (5 %). La precipitación media anual es de 900 mm; con temperatura media anual de 12.8 oC; el tipo de suelo, arcilloso (34 %); con pH, 6.6 y contenido de materia orgánica de 1.95% (Morales et al, 2011). En ambos años se evaluaron tres maíces criollos de polinización libre de uso común en la región ('Amarillo', 'Cacahuacintle' y 'Jiquipilco') y tres híbridos recomendados para esta zona, de ciclo intermedio (90 a 100 días a floración masculina): 'Z-60', híbrido de cruza simple; 'Cóndor', híbrido trilineal y 'H-50', híbrido de cruza doble (González et al, 2007). Las siembras se realizaron el 9 de abril (2008) y 10 de abril (2009) en forma manual, depositando tres semillas por golpe, aclareándose a una planta cuando tenían cuatro hojas completamente expandidas.

La distancia entre plantas para lograr la densidad adecuada para cada tratamiento (6.9, 7.8 y 8.9 plantas m-2) fue de 18, 16 y 14 cm, respectivamente. Para analizar los datos del experimento, se utilizó un arreglo factorial en parcelas divididas, donde las parcelas principales correspondieron a las densidades de población (6.9, 7.8 y 8.9 plantas m-2) y las subparcelas a los cultivares ('Amarillo', 'Cacahuacintle', 'Jiquipilco', 'Z-60', 'Cóndor' y 'H-50'). Los tratamientos se distribuyeron mediante un diseño de bloques al azar con tres repeticiones. La unidad experimental fueron cinco surcos de 5 m de largo, con 80 cm entre surcos; la parcela útil fueron plantas de los tres surcos centrales. A la siembra se aplicó la fórmula 90-90-46 con urea, superfosfato de calcio triple y cloruro de potasio como fuentes, respectivamente, y 90 kg N ha-1 (urea) en el aporque, 40 días después de la siembra (dds). En ambos años los experimentos se establecieron con un riego en la siembra; el cultivo completó sus necesidades hídricas con la precipitación del periodo de lluvias. Se aplicó herbicida (atrazina 1 L ha-1) en forma post-emergente a los 25 dds.

Las variables que se sometieron a análisis estadístico fueron: 1) área foliar (AF), en cada tratamiento se cortaron cinco plantas de la parcela útil a la floración masculina de cada cultivar, las hojas se midieron con un integrador de área foliar modelo Li-Cor 3100, se determinó su promedio y se expresó en cm-2; 2) índice de área foliar (IAF), mediante la relación: IAF= (AF) (DP) /AS, donde DP es densidad de plantas y AS área sembrada (Morales et al, 2011); 3) número de granos (NG, m 2), a la cosecha, en 10 mazorcas, se contó el número de granos y se determinó su media; y 4) rendimiento de grano (REN, g m-2), peso de grano de 10 mazorcas con una humedad 14% y se obtuvo el promedio. De la estación meteorológica de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la UAEMéx, ubicada en el área de estudio, se registró la temperatura máxima (Tmáx), mínima (Tmín), media (Tm), precipitación pluvial (pp) y radiación global incidente (RGI) durante el periodo de crecimiento de cultivo, de ambos años. La radiación interceptada RI; expresada en (%) por el cultivo se midió en la floración masculina de cada tratamiento con un sensor lineal modelo Li-Cor 191.

Ésta variable se midió al mediodía solar a ras del suelo. La eficiencia en el uso de la radiación (EUR) se expresó en g MJ-1 interceptados, mediante la fórmula: EUR= (REN/RFA)(RI), donde REN es rendimiento de grano (g m-2), RFAes la radiación fotosintéticamente activa acumulada hasta la floración masculina del cultivo (MJ m-2), y RI es porcentaje de radiación interceptada por cada tratamiento. El coeficiente de atenuación de luz (k) se determinó al momento de la floración masculina de acuerdo con la ley de Beer: F= 1 - exp (-k IAF), donde F es la fracción de radiación interceptada, y k es el coeficiente de atenuación de luz. Se realizó un análisis de varianza combinado que integró a los dos años de estudio, a las densidades de población y a los cultivares y comparaciones de medias con la prueba de la diferencia significativa honesta (p< 0.05) utilizando el paquete estadístico SAS Proc glm (SAS Institute, 2004).

La temperatura media durante 2008 fue 13.5 °C y en 2009 fue 14.6 °C; en ambos años la temperatura mínima varió de 4.5 a 11 oC y la máxima de 18.4 a 26.1 oC. La precipitación pluvial durante la estación de crecimiento de 2008 fue de 908 mm, de los cuales, 451 mm ocurrieron en la etapa vegetativa y 457 mm de la antesis a madurez fisiológica. En 2009 la precipitación en el ciclo del cultivo fue 789 mm, de los cuales 292 mm (37%) cayeron durante la etapa vegetativa y 497 mm (63%) durante la etapa de llenado de grano. En 2008, llovió 13.1% más que en 2009, por lo que en ese año el rendimiento de grano de maíz fue superior respecto a 2009. Según Tollenaar y Aguilera (1992), el REN es influenciado por las condiciones meteorológicas, ya que pueden presentar variaciones de un ciclo de cultivo a otro.

En el Cuadro 1 se observa que hubo diferencias significativas entre años, densidades y cultivares para todas las variables, con excepción de k y RI entre años. Las interacciones no fueron significativas, con excepción de años por densidades (A×D) en IAF y de años por cultivares (A×C) en REN. Lo anterior muestra que el comportamiento de los cultivares fue semejante entre años y entre densidades. El coeficiente de variación (%) fue 1.9 para k y 17.7 para IAF. El rendimiento de los cultivares fue superior en 2008 (1 133 g m-2) en 16.9% al ejercicio 2009, lo cual probablemente se debió al mayor promedio en las variables número de granos m-2 (2 826) y eficiencia en el uso de la radiación (0.79 g MJ1).

Cuadro 1 Análisis de varianza y separación de medias de tres densidades de siembra y seis cultivares de maíz evaluado en los años 2008 y 2009. 

*** p≤ 0.001, **p≤ 0.01, *p≤ 0.05, ns: diferencias no significativas; Columnas con la misma letra en cada factor de estudio son estadísticamente iguales (p< 0.05); DSH=diferencia significativa honesta; CV= coeficiente de variación

Las mejores densidades de población (DP) fueron 7.8 y 8.9 plantas m-2 (rendimiento promedio de 1 081 y 1 096 g m-2, respectivamente) equivalente a 13.9% y 15.1% más que con 6.9 plantas m-2. Lo anterior pudo ser consecuencia de los mejores promedios presentados por estas densidades de población en las variables IAF, RI, k, NG y EUR (Cuadro 1). Estos resultados no concuerdan con Cano et al. (2001) ya que en un experimento donde estudiaron el efecto de la fertilización y densidad de población en maíz bajo condiciones de temporal, encontraron el máximo rendimiento con una densidad de 6.3 plantas m-2 (520 a 670 g m-2). Sin embargo, Soltero et al. (2010) afirmaron que el rendimiento de grano de maíz aumentó de 1 464 a 1 534 g m-2, al variar de 7.5 a 10.5 el número de plantas m-2. Los resultados del presente estudio sugieren que la densidad de plantas óptima para estos genotipos en estudio es cerca de 7.8 plantas m-2.

Respecto al k, la menor densidad de población mostró el mejor promedio (0.43) (Cuadro 1), la interpretación que se da a este valor es que 43% de la radiación interceptada permanece en el estrato superior de la planta y 57% se atenúa en los estratos inferiores (Montemayor et al, 2006; Díaz et al, 2011). En nuestro estudio, en las densidades de población más elevadas el valor promedio de k osciló entre 0.44 y 0.45, por lo que hubo un poco menos de penetración de luz en los estratos medio e inferior respecto a la densidad más baja. Díaz et al. (2011) en un experimento donde evaluaron la influencia de fósforo sobre el k en maíz en el valle de Toluca, encontraron valores superiores a los reportados en nuestra investigación para 'Cacahuacintle', 'Amarillo' y 'Cóndor' de 0.57, 0.52, 0.62, respectivamente, con una densidad de 7.2 plantas m-2, las diferencias en los k se atribuyen a la época de estimación de los mismos, ya que estos autores los calcularon a los 95 días después de la siembra.

Entre los cultivares, el REN de 'Jiquipilco' (1 156 g m-2) superó a 'Amarillo'(1 078 g m-2) y a los híbridos incluyendo a 'Cóndor' (1 047 g m-2). Esto se debió a que este criollo presentó los valores más altos en las variables IAF, EUR (3.8 y 0.74 g MJ-1, respectivamente) y un valor aceptable de RI (86.4%). El REN de 'Amarillo' y 'Cóndor' fue similar y superó a Z-60 (1 016 g m-2), 'Cacahuacintle' (990 g m-2) y 'H-50' (926 g m-2). Lo anterior se debió al mayor NG por unidad de superficie (3 069) y EUR (0.68 g MJ-1) de 'Amarillo' y, al mejor k (0.43) y NG (2 922 m-2) de 'Cóndor'. En contraste a esta investigación, Martínez et al. (2010) encontraron un número inferior de NG en 'Cóndor' en condiciones de secano en Toluca, México bajo dos fechas de siembra (11-04-2008 y 01-05-2008) el cual osciló entre 1 670 y 2 150 granos m-2, respectivamente.

La interacción A×D para IAF muestra que en la densidad 6.9 plantas m-2 varió de 2.7 (2008) a 3.1 (2009), con 7.8 plantas m-2 fue el mismo (3.5) en ambos años y con 8.9 plantas m-2 fluctuó de 3.8 (2008) a 3.9 (2009), esto indica, que con las dos últimas densidades el IAF tuvo un comportamiento similar en ambos ciclos de cultivo (Figura1).

Figura 1 Interacción años × densidad de plantas evaluados en los años 2008 y 2009. Densidad 1, 2 y 3= 6.9, 7.8 y 8.9 plantas m-2, respectivamente. 

La interacción significativa A×C de maíz para REN (Figura 2) se debió a que 'Jiquipilco' y 'Cacahuacintle' tuvieron una marcada respuesta al cambiar del año 2008 al 2009, pues su incremento en rendimiento en 2008 fue superior al obtenido por 'Amarillo', 'Cóndor', 'H-50'y 'Z-60'. Sin embargo, en 2009 'Cacahuacintle' bajó ostensiblemente su REN en relación a los demás cultivares. El híbrido 'Z-60' fue el que mostró en promedio el potencial de rendimiento más bajo.

Figura 2 Interacción años × genotipos de maíz evaluados en los años 2008 y 2009. 

En la Figura 2 se aprecia que los materiales criollos redujeron su producción en 2009 (debido principalmente a la menor precipitación pluvial), aunque esta tendencia fue menor en 'Amarillo' (1 160.6 g m-2 en 2008 y 1 054.9 g m-2 en 2009). Los híbridos tuvieron un comportamiento consistente en ambos años, destacando 'Cóndor' con 1 049.3 y 1 033.6 g m-2 en 2008 y 2009, respectivamente, coincidiendo con lo estudiado por Montemayor et al, 2006.

Literatura citada

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Recibido: Febrero de 2014; Aprobado: Marzo de 2014

§Autor para correspondencia: ejmoralesr@uaemex.mx.

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