Material vegetal

Se evaluaron tres cultivares del maíz morado de polinización libre, los cuales fueron INIA-601, Morado mejorado (MM) y Canteño, cuyas características se explican en el Cuadro 1.

Lugar del ensayo

El ensayo fue llevado a cabo en el departamento de Cajamarca en cuatro localidades, las cuales son Tartar Chico, Shaullo Chico, Iglesiapampa y Chala, cuya ubicación geográfica se muestra en el Cuadro 2 (^{Weather Underground, 2020}). Las campañas agrícolas en las cuatro localidades se llevaron a cabo desde octubre de 2018 hasta abril de 2019.

Manejo de campo y diseño experimental

El diseño de bloques fue completamente al azar, con una densidad de siembra de 50 000 plantas ha^-1. La unidad experimental estuvo compuesta por cinco surcos establecidos a 80 cm entre surcos, 50 cm entre golpes, colocando dos semillas por golpe. Siendo cada uno de los surcos de 5.5 m de largo y el número de unidades experimentales 4. La fertilización en las cuatro localidades se usó en forma de N-P-K, cuya composición química es N, P₂O₅ y K₂O, respectivamente fueron en Tartar chico (165, 45, 65), Shaullo chico (120, 60, 50), Iglesiapampa (120, 60, 50) y en Chala (145, 65, 45) kg ha^-1, respectivamente. El abonamiento se realizó con guano de isla dos veces, siendo la primera aplicación en la siembra y la segunda, al aporque.

En todas las unidades experimentales se hizo un control de plagas como cogollero (Spodoptera frugiperda Smith) y mazorquero (Helicoverpa zea Boddie). Las evaluaciones se realizaron en los tres surcos centrales y se seleccionaron aleatoriamente diez plantas por tratamiento. Las variables biométricas analizadas fueron: días de floración femenina y masculina, tomados al 50% de plantas liberando polen y mostrando pistilos, altura de la planta y mazorca en metros, prolificidad, definido como el número de mazorcas/plantas, pudrición de mazorcas en (%), usando una escala del 1 al 6 establecida por el Programa de Maíz del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (^{CIMMYT, 2004}) y acame de raíz y tallo, ambos expresados en (%).

Las variables agronómicas fueron: peso de campo (%) de desgrane y factor de área. El rendimiento (t ha^-1) se calculó usando la siguiente fórmula: RGN= PC*10AEP*100-%H86*D Donde: RGN= es el rendimiento de granos corregido al 14% de humedad en t ha^-1; PC= es el peso de campo; %H= es el porcentaje de humedad del grano; (100-%H) es el coeficiente de porcentaje de materia seca; 86 es el coeficiente de corrección de humedad al 14%; (10/AEP)= es el factor de corrección para transformar kg parcela^-1 en t ha^-1; AEP= es el área efectiva de la parcela, igual a 4.4 m² y D= es el porcentaje de desgrane equivalente a 0.8.

Determinación de antocianinas

Se midió el contenido de antocianinas en las brácteas y olote de las variedades INIA-601, MM y el Canteño en cuatro localidades, seleccionándose aleatoriamente diez plantas por unidad experimental siguiendo la metodología descripta por ^{Jing y Giusti (2007}); ^{Gorriti et al. (2009}) y se caracterizó mediante el método cromatográfico high performance liquid chromatography (HPLC). Se utilizaron muestras de 0.3 g olotes o 0.4 g brácteas, previamente secas y molidas, fueran colocadas en un vaso de precipitación con 100 ml del hidroácido compuesto de 850 ml de alcohol y 150 ml de HCl al 2%, registrando el peso total, se colocó en un agitador magnético a 60 °C durante dos horas a 300 rpm, cubriendo el recipiente con papel de aluminio con la finalidad de evitar la evaporación del alcohol.

Luego de pesar, se agregó el hidroácido hasta completar el peso inicial, dejándose reposar durante 30 min. Se extrajeron 5 ml de muestra y se colocaron en un matraz de 100 ml, aforándose también con hidroácido y homogenizándose, para luego medir en un espectrofotómetro a una longitud de onda de 535 nm. Con la finalidad de obtener la concentración de antocianinas equivalentes a mg de cianidina-3-glucosido/g de peso seco, se utilizó la siguiente fórmula: antocianinas totalesmgg=A x MW xFDxVε x l x W Donde: A= es la absorbancia leída a una longitud de onda de 535 nm; MW= es el peso molecular de la cianidina-3-glucósido de 449.2 g mol^-1; FD= factor de dilución; V= volumen del solvente de extracción en ml; ε= coeficiente de extinción molar de 26 900; l= longitud de paso de celda en cm y W= peso de la muestra en g.

Análisis de los datos

Se analizaron los datos de rendimiento, variables morfológicas y biométricas y de antocianinas tantos en olote como en brácteas por localidad, calculando las medias entre los diferentes experimentos. La comparación de medias de realizó mediante las diferencias mínimas significativas (DMS al 0.05) utilizando el estadístico InfoStat, versión 2020 (^{Rienzo et al., 2013}).

Rendimiento

Los análisis del rendimiento de grano, altura de la planta y mazorca se presentan en el Cuadro 3 en los cuatro lugares evaluados, observándose diferencias altamente significativas con p≤ 0.001 por genotipos por ambiente. El Cuadro 4 muestra los resultados del rendimiento de grano, observándose que el mejor rendimiento lo obtuvo el cultivar INIA-601, en Chala con 4.38 t ha^-1, en Tartar con 3.35 t ha^-1; sin embargo, en Shaullo, el cultivar MM, logró 2.2 t ha^-1 valor parecido al obtenido por el INIA-601 con 2.1 t ha^-1. En Iglesiapampa, sobresalió el cultivar MM con 1.6 t ha^-1, también seguida del cultivar INIA-601, con 1 t ha^-1.

Cabe señalar, que el cultivar INIA-601 procede de una población grande compuesta de 256 medios hermanos, 108 de los cuales procede de la variedad Morado de Caraz y 148, Negro de Parubamba. Esta gran variabilidad genética hace que este cultivar sea muy estable en las zonas altoandinas cuyas altitudes van de los 2 490 a 3 175 m (^{Pedraza et al., 2017}). También se sabe que el cultivar experimental denominado MM, le sigue en el rendimiento, ya que este cultivar es un cultivar mejorado sintético que procede del INIA-601, mientras que el cultivar Canteño, obtuvo los valores de rendimientos más bajos en los cuatro lugares de experimentación, probablemente debido a que este cultivar tiene un área de adaptación en la región de Lima en altitudes entre 1 800 a 2 500 m (^{Medina-Hoyos et al., 2020}).

En un estudio realizado en 28 ambientes y usando seis cultivares en San Marcos ubicado en el Departamento de Cajamarca, encontraron rendimientos en los cultivares INIA-601 de 2.77 t ha^-1, MM de 2.5 t ha^-1 y Canteño de 1.9 t ha^-1. En el caso de las variedades INIA-601 y MM en algunos lugares se registraron valores de rendimientos más bajos de los encontrados en el presente trabajo de investigación; mientras que el cultivar Canteño registró un valor muy parecido al obtenido en algunos lugares probados (^{Medina-Hoyos et al., 2020}).

Los resultados de la altura de la planta indican que el cultivar MM fue superior en todos los casos excepto en Tartar. Se observa que en Iglesiapampa y en Shaullo, los valores variaron desde 1.7 m hasta 1.95 m, es decir valores inferiores a 2 m, mientras que en Tartar y en Chala, se observó que las alturas de la planta fueron superiores a 2 m, destacando el INIA-601 en Tartar con 2.77 m y en Chala, el cultivar MM con 2.32 m, además en todos los casos el cultivar Canteño mostró las alturas de la planta más bajas desde 1.67 hasta con un máximo de 2.12 m. Cabe señalar, que la altura de la planta es importante para estimar o conocer esta característica de cada variedad y tienen la desventaja que si crecen más del promedio se escaman.

Se observa una correlación de los valores de la altura de mazorca con la altura de la planta en las diferentes variedades, cuyos valores obtenidos en la localidad de Tartar fueron para el INIA-601 (2.77 y 1.6 m), MM (2.7 y 1.58 m) y Canteño (2.12 y 1.3 m), seguido de una menor altura de planta y mazorca en la localidad de Chala, cuyas variedades INIA-601 (2.14 y 1.03 m), MM (2.32 y 1.25 m) y Canteño (2.12 y 1.13 m), respectivamente. Por otro lado, también se aprecian que en las localidades de Iglesiapampa y Shaullo los valores de altura de la planta oscilaron entre 1.6 a 2 m y los valores de la altura de mazorca oscilaron entre 0.8 a 1 m.

Los resultados evaluados de la floración masculina y femenina y acame de raíz y tallo usando los cultivares INIA-601, MM y Canteño muestran diferencias altamente significativas con p≤ 0.001 por genotipos por ambiente (Cuadro 5). En Iglesiapampa, la variedad MM fue la más precoz, alcanzó la floración (masculina y femenina) en menor tiempo (Cuadro 6) con 94.8 y 96.75 días, seguido del cultivar INIA-601 en Shaullo con 92.5 y 104 días, respectivamente. Cabe señalar, que los tres cultivares tanto en Iglesiapampa, Tartar y Shaullo obtuvieron variaciones pequeñas tanto en floración femenina como masculina entre los 92.5 hasta 111.8 días; sin embargo, en Chala, los tres cultivares tuvieron períodos de floración tardíos, variando sus valores entre 143 hasta 155 días, pero con un mayor rendimiento.

Los valores de días de floración para saber que mientras más precoces es el floreamiento, su rendimiento es menor comparado a aquella variedad cuya floración es tardía, tal como lo muestra el presente trabajo quien presenta una floración tardía en Chala en las tres variedades y el más alto rendimiento comparado a las otras, destacando la variedad INIA-601 con un florecimiento femenino de 155 días, florecimiento masculino de 150 días y con el más alto rendimiento de 4.4 t ha^-1. Los valores del acame de raíz más bajos fueron en Iglesiapampa con los tres cultivares de valor estadístico de 0.71%, luego los obtenidos en Shaullo y en Chala con valores en un rango de 1.28 hasta 1.61%, mientras que en Tartar, se obtuvieron los valores más alto de 3.28 a 4.08%.

Los valores de acame de tallo tuvieron un patrón parecido, los más bajos para los tres cultivares estuvieron en Iglesiapampa, valores parecidos a los obtenidos en Chala con un rango de 0.71 a 1.52%, mientras que en Tartar y Shaullo se obtuvieron valores más altos desde 3.26 a 5.64%. Como se puede apreciar en la localidad de Tartar presentó los valores más altos tanto de acame de raíz como de tallo, ya que probablemente el terreno tuvo muchos nutrientes y por ello la planta creció muy por encima del promedio comparado a los otros tres lugares y esto hizo que haya se caiga.

Cabe señalar, que en el maíz morado hay dos tipos de acames, el acame de raíces y de tallo. El acame de raíces ocurre cuando el tallo cae más de los 30 grados desde la vertical y el acame de tallo se da cuando el tallo es quebrado debajo de la mazorca. Cualquier tipo de acame, dificulta la cosecha mecánica y propicia perdidas desde 5 hasta 25% (^{García y Watson, 2003}).

Los resultados evaluados de la proliferación y pudrición de mazorca usando los cultivares INIA-601, MM y Canteño muestran diferencias altamente significativas con p≤ 0.001 por genotipos por ambiente (Cuadro 7). La prolificidad, que es el número de mazorcas plantas^-1 (Cuadro 8) muestra que si el valor supera a 1 significa que cada planta tiene una o más mazorcas, como es el caso de INIA- 601 en Shaullo cuyo valor es 1.3 lo que indica que algunas plantas tienen más de una mazorca, para el caso de MM en la localidad de Chala es de 1.13 y para el Canteño en Shaullo es de 1.54 significa que de cada tres plantas, dos de ellas tiene dos mazorcas.

Para la variedad INIA-601 en todas las localidades todas las plantas tenían por lo menos una mazorca; sin embargo, la variedad MM en las localidades de Iglesiapampa, Tartar y Shaullo, había plantas que no tenían mazorcas y por ello los valores son de 0.77, 0.88 y 0.99 respectivamente; es decir, valores menores a 1. La evaluación de la pudrición de mazorcas muestra que el cultivar INIA-601 obtuvo el menor valor con 5.9% en Chala, llegando hasta 11% en Iglesiapampa. El cultivar MM en los cuatro lugares obtuvo valores estadísticamente parecidos entre 9.1 hasta 10.2%, mientras que el cultivar Canteño obtuvo valores más altos de pudrición hasta un 18.8% en Shaullo.

Este parámetro es importante en el estudio agronómico, ya que la pudrición de mazorca es generada por los hongos, lo cual reduce la calidad del producto y trae como consecuencias a la salud humana y animal, debido principalmente a la producción de micotoxinas. Este daño depende del genotipo, de los factores medioambientales como la temperatura variada en el ciclo del cultivo, la humedad del suelo y la humedad relativa donde se desarrolla el ensayo, además el daño causado por los pájaros es mayor porque propicia la presencia de hongos. Otro aspecto es el daño producido por el insecto Euxesta sp., que ataca a la mazorca desde la formación de los pistilos y continua durante el desarrollo del grano produciendo en el ápice de la mazorca un ambiente húmedo que facilita la proliferación de los hongos y por ende, la pudrición de mazorcas (^{Medina-Hoyos et al., 2020}).

Los resultados muestran que el contenido de antocianinas evaluados en el olote y en las brácteas usando los tres cultivares INIA-601, MM y Canteño en cuatro lugares muestran diferencias altamente significativas con p≤ 0.001 por genotipos por ambiente (Cuadro 9). Los análisis del contenido de antocianinas en el olote fueron superiores al contenido de antocianinas en las brácteas, tal como se puede apreciar en el Cuadro 10. El contenido de antocianina en olote varió de 4.6 hasta 7.9 mg g^-1 de materia seca en los tres cultivares y cuatro lugares, resaltando en Chala, el INIA-601 (7.9 mg g^-1), MM (7.2 mg g^-1) y el Canteño (5.5 mg g^-1), seguido de Shaullo, cuyo valor del INIA-601 también fue de 7.9 mg g^-1, seguido de MM, con 6.9 mg g^-1 y el Canteño con 5.4 mg g^-1.

En el contenido de antocianinas en las brácteas por genotipo en los cuatro lugares tuvieron poca variación con diferencias significativas entre genotipos por ambiente, destacando el cultivar INIA-601 con un rango de 3.7 hasta 4.9 mg g^-1, el MM, vario desde 1.6 hasta 2.3 mg g^-1, mientras que la variedad Canteño mostró valores muy chicos de ≤ 0.2 mg g^-1. Como se muestra, los valores más altos de la cantidad de antocianinas en el olote y en las brácteas se obtuvieron en Chala en las tres variedades, así mismos sus rendimientos grano también fueron los más altos, destacando la variedad INIA-601 con un rendimiento de 4.4 t ha^-1, cantidad de antocianinas en el olote de 7.9 mg/g y en las brácteas de 4.5 mg g^-1, con buena altura de la planta de 2.14 m y de mazorca de 1.03 m, sugiriendo ser una variedad potencial para la importación e exportación del maíz morado.

El maíz morado produce antocianinas en toda la planta, especialmente en el olote y en las brácteas, variando sus valores significativamente (^{Fernandez-Aulis et al., 2019}). La cantidad de antocianinas depende del método de extracción, el cual debe estar validado y de los factores que involucran, como el solvente, temperatura, pH, tiempo de agitación, concentración del solvente y la relación masa-solvente usadas tanto en tecnologías clásicas como en emergentes que hasta ahora no existe una uniformidad para obtener las antocianinas. Si un cultivar tiene buen rendimiento de grano y una buena cantidad y concentración de antocianinas generara ganancias rentables para el agricultor.

Se sabe, que para el cultivar INIA-601, se calcula que por cada 5 000 kg ha^-1 de mazorca, se pueden producir 500 kg de olote y 200 kg de brácteas secas y picadas con contenido de antocianinas de 6.12 y 3.18%, respectivamente que es la forma como se comercializan estos productos (^{Medina-Hoyos, 2020}). El precio del grano morado seco es de $2.00 kg^-1 y el kg de olote o brácteas secas es de $20.00 y por ende, en 700 kg de olote y brácteas secas y picadas generan un ingreso de $14 000.00. Esto significa que produciendo en una hectárea 2 500 kg de grano al 14% de humedad y 700 kg de olote y brácteas secas y picadas, el agricultor podría obtener un ingreso bruto de $19 000.00. Descontando el costo de producción que se aproxima a $8 000.00 ha^-1 la utilidad neta llegaría a $11 000.00 ha^-1 (^{MINAGRI, 2017}).

Como se puede ver, manteniendo costos fijos y vendiendo en el olote y brácteas con una alta concentración de antocianinas y productividad, se obtendría mayor rentabilidad en los cultivares del maíz morado. En un estudio publicado por ^{Medina-Hoyos et al., 2020} usando seis cultivares en 28 lugares en el Departamento de Cajamarca, provincia de San Marcos, el contenido de antocianinas en el olote varió entre 4.66 a 6.12 mg g^-1 y el contenido de antocianinas en las brácteas entre 0.63 a 3.18 mg g^-1, valores inferiores a los reportados en el presente trabajo de investigación. Cabe señalar que la cantidad de antocianinas en la etapa post cosecha disminuye la incrementar el tiempo de permanencia del maíz morado en el campo tal como lo reporta ^{Medina-Hoyos et al., 2020}, factor que debe ser incorporado dentro de los protocolos de post cosecha con la finalidad de obtener resultados económicos elevados en la siembra del maíz morado y su contenido de antocianinas tanto en olote como en brácteas.