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Ecosistemas y recursos agropecuarios

versión On-line ISSN 2007-901Xversión impresa ISSN 2007-9028

Ecosistemas y recur. agropecuarios vol.9 no.1 Villahermosa ene./abr. 2022  Epub 09-Dic-2022

https://doi.org/10.19136/era.a9n1.3116 

Notas científicas

Rendimiento, acumulación y distribución de biomasa en girasol en función de la salinidad y nitrógeno

Yield, accumulation and distribution of biomass in sunflower depending on salinity and nitrogen

Jose Alberto Salvador Escalante-Estrada1 
http://orcid.org/0000-0003-1529-2803

Cid Aguilar-Carpio1  * 

Yolanda Isabel Escalante-Estrada2 
http://orcid.org/0000-0001-9055-3415

1Posgrado de Botanica, Colegio de Postgraduados. Campus Montecillo. Km 36.5 Carretera México-Texcoco, CP. 56230. Montecillo, Texcoco, Estado de México, México.

2Instituto de Investigación Científica área de Ciencias Naturales. Universidad Autonoma de Guerrero. Chilpancingo Guerrero México.


Resumen

El objetivo del estudio fue determinar el efecto de nitrógeno en girasol bajo suelos salinos, sobre las variables días a etapas fenológicas, biomasa total, índice de cosecha, rendimiento, tamaño del grano, número de granos, área del capítulo, número de granos por capítulo, la acumulación y distribución de materia seca. El cultivar Victoria Mejorado, se sembró en suelos con diferente nivel de salinidad (2 y 7 dS m−1) y nitrógeno (0 y 100 kg ha−1). La salinidad y nitrógeno no afectan las fases fenológicas, tamaño del grano, índice de cosecha y distribución de materia seca. La biomasa, rendimiento, número de granos, área del capítulo, número de granos por capítulo y la acumulación de materia seca en cada órgano de la planta se redujo por la elevada salinidad del suelo, sin embargo, la aplicación de 100 kg ha−1 de nitrógeno generó una mayor acumulación de materia seca y rendimiento en girasol.

Palabras clave: Etapas fenológicas; índice de cosecha; número de granos; área del capítulo; asterácea

Abstract

The objective of the study was to determine the effect of nitrogen in sunflower under saline soils, on the variable, days to phenological stages, total biomass, harvest index, yield, grain size, number of grains, chapter area, number of grains per chapter, accumulation, and distribution of dry matter. The cultivar Victoria Mejorada was planted in soils with different levels of salinity (2 and 7 dS m−1) and nitrogen (0 and 100 kg ha−1). Salinity and nitrogen do not affect phenological phases, grain size, harvest rate and dry matter distribution. The biomass, yield, number of grains, area of the chapter, number of grains per chapter and the accumulation of dry matter in each organ of the plant was reduced by the high salinity of the soil, however, the application of 100 kg ha−1 of nitrogen generated a greater accumulation of dry matter and yield in sunflower.

Key words: Phenological stages; harvest index; number of grains; capitulum area; asteracea

Introducción

El girasol (Helianthus annuus L.) es una planta que pertenece a la familia botánica de las Asteraceae, y uno de los principales cultivos oleaginosos del mundo por presentar un contenido de aceite entre 30 a 50%, altos niveles de ácidos grasos no saturados, bajos contenidos de grasa saturada y de 20 a 27% de proteína en sus semillas (Ramulu et al. 2011). Además de destinarse a la alimentación humana y animal, para producir biocombustible (Sánchez-Muniz et al. 2016, Ur-Rehman et al. 2019). Se ha reportado, que el cultivo presenta tolerancia a la sequía, calor y salinidad (Do Santos et al. 2017). No obstante, la condición salina del suelo limita el crecimiento vegetativo y reproductivo del girasol (Hasanuzzaman et al. 2013). El efecto negativo de la salinidad del agua de riego sobre la producción del girasol ha sido reportado por Gomes et al. (2011) y Dos-Santos et al. (2017). Para lograr producir en regiones con suelos salinos se ha propuesto el lavado del suelo, la aplicación de materiales azufrados, uso de especies cultivadas tolerantes a la salinidad y las prácticas de manejo del cultivo apropiadas como la fertilización (Arenas-Julio et al. 2021a). Al respecto, Ma et al. (2016) reportan que con salinidad de 2.5 a 10.7 dS m−1 se retrasa el inicio de aparición de la yema reproductiva, acelera la madurez fisiológica y, sugieren que el suministro de agua y la aplicación de 135 kg ha−1 de nitrógeno puede reducir estos efectos adversos. Mientras que Feitosa et al. (2016), reportan que el cv. BRS 324 de girasol, sembrado en macetas con fertirriego (0.8 a 6.4 dS m−1) y dosis de 0, 25, 50 y 75 kg ha−1 de nitrógeno, tuvo el mayor rendimiento de grano en las plantas no estresadas por la salinidad y con el nivel más alto de nitrógeno.

Por otra parte, se propone que la fertilización nitrogenada apropiada podría obtener mayor crecimiento y rendimiento del girasol bajo condiciones de salinidad, ya que el nitrógeno (N) es determinante para el crecimiento y rendimiento de los cultivos agrícolas como lo demuestra Arenas-Julio et al. (2021a) al evaluar diferentes niveles de nitrógeno (50 y 100 kg ha−1) en suelos con distintos grados de salinidad (0.49, 1.75 y 5.11 dS m−1) en contraron que al incrementar la dosis de nitrógeno, también lo hacia la biomasa total, el rendimiento de grano y sus componentes en el cultivo de girasol, pero fue decreciendo a medida que fue aumentando la CE. Respecto a la distribución de materia seca en los órganos de la planta, especialmente en el grano, es de suma importancia a analizar para lograr un mayor rendimiento de grano, por su parte, Escalante-Estrada et al. (2020) señalan que, con la aplicación de nitrógeno, la acumulación de materia seca en los órganos de la planta se incrementa, sin afectar el porcentaje de distribución. En México existen regiones bajo condiciones salinas, sobre todo en zonas como Montecillo, México, en donde existe la propuesta de cultivar girasol, por lo que es de importancia generar conocimiento en la región sobre la fertilización nitrogenada en suelos salinos. Por lo cual, el objetivo del estudio fue determinar el efecto de nitrógeno en girasol bajo suelos salinos en clima templado, sobre las variables días a etapas fenológicas, biomasa total, índice de cosecha, rendimiento en grano, tamaño del grano, número de granos por m2, área del capítulo, número de granos por capítulo, la acumulación y distribución de materia seca.

Materiales y métodos

El estudio se realizó bajo condiciones de régimen de lluvia en Montecillo, municipio de Texcoco, Estado de México, México (19°29´ Norte y 98° 53´ Oeste y 2 250 msnm) de clima templado (García 2005), en un suelo con un gradiente de salinidad 2 y 7 dS m−1 (S2 y S7) en los primeros 30 cm de profundidad. En cada nivel de salinidad (Sal), se sembró el 10 de junio de 2018, el cultivar de girasol Victoria Mejorado, bajo tratamientos de fertilización nitrogenada 0 y 100 kg ha−1 de nitrógeno (N0 y N100), aplicados en forma dividida, el 50% antes de la siembra y el otro 50% a los 40 días, como fuente de nitrógeno se utilizó urea (46% N). El diseño experimental usado fue de bloques al azar en arreglo en parcelas divididas con cuatro repeticiones. A la parcela mayor correspondió el nivel de salinidad y a la menor el nitrógeno. La densidad de población fue de 50 mil plantas ha−1, surcos de 70 y 25 cm entre plantas.

Durante el desarrollo del cultivo se registró la media de la temperatura máxima (Tmáx, ºC), mínima (Tmín, ºC), evaporación (EV, mm) y precipitación pluvial (PP, mm), datos proporcionados por la estación Agrometeorológica del Colegio de Postgraduados. También se registró la fenología del cultivo de acuerdo con la clave de Schneiter y Miller (1981). A madurez fisiológica (MF, R9) se midió la biomasa total (BT materia seca total en g m−2), la acumulación de materia seca (g m−2), distribución en cada órgano de la planta [distribución (%) = (materia seca acumulada en el órgano / materia seca o biomasa total) x 100], rendimiento de grano (RG, peso de la MS acumulada en el grano, 10% de humedad), tamaño de grano (TG, mg), número de granos por m2 (NG), área del capítulo (AC, cm2), número de granos por capítulo [GC = NG / densidad de población (plantas m−2)] e índice de cosecha [IC = (materia seca del grano / materia seca total) * 100].

A las variables en estudio se les realizó un análisis de varianza y a las que resultaron con diferencias significativas, se les aplicó la prueba de comparación de medias Tukey, además de un análisis de correlación y regresión mediante el paquete estadístico SAS versión 9.0 (SAS 2003).

Resultados y discusión

Fenología y elementos del clima

La emergencia del cultivo ocurrió a los 10 días después de la siembra (dds); la aparición del capítulo o etapa R1 a los 59 dds, floración (antesis, R5) a los 78 dds y la MF (R9) a los 122 dds. La media de la Tmáx y Tmín durante la etapa vegetativa fue de 26 y 10 ºC, respectivamente; mientras que en la etapa reproductiva fue de 23 y 9 ºC, respectivamente. La EV y PP estacional fue de 490 mm y 210 mm, respectivamente. La ocurrencia de las etapas fenológicas fue en tiempo similar entre tratamientos, lo que indica, que los niveles de nitrógeno y salinidad no repercutieron sobre la fenología de la planta, además de que las condiciones ambientales fueron las adecuadas al no influir en la fenología de la planta. Resultados similares fueron registrados por Arenas-Julio et al. (2021a) en donde no observaron cambios en la fenología por el efecto del nitrógeno, salinidad y densidad de población. La media de la Tmáx durante el crecimiento del cultivo fue cercana al intervalo óptimo (18 - 25 °C) para el desarrollo de esta especie, pero la Tmín fue más baja, lo que indica que esta condición pudo limitar el desarrollo del cultivo (Ruiz et al. 2013). Asimismo, de siembra (S) a floración (R5) y R5 a madurez fisiológica (R9), la EV superó a la PP ocasionando un severo estrés hídrico al cultivo lo que limitó el crecimiento y rendimiento. El consumo de agua por el cultivo fue afectado básicamente por la energía incidente proveniente de la radiación solar y la temperatura, la cual aumento la evaporación de la superficie del suelo y del dosel vegetal.

En la Tabla 1, se presenta el análisis de varianza para la BT, RG, NG, AC, GC y la acumulación de materia seca en cada órgano de la planta, donde se observa que los principales cambios significativos fueron por efecto de salinidad y nitrógeno, pero no por la interacción. El tamaño del grano (TG), el índice de cosecha, la distribución de materia seca no presentó diferencias significativas. Así, la presentación de resultados y discusión se hará con base a efectos principales de salinidad y nitrógeno, sin incluir las interacciones

Tabla 1 Análisis de varianza en la acumulación de materia seca en las estructuras rendimiento y componentes del girasol (Helianthus annuus L.) en función de la salinidad (Sal) y nitrógeno (N). 

FV RG (g m−2) IC TG (mg) NG (m2) AC (cm2) GC Tallo Hojas Receptáculo (g m−2) Granos BT
Salinidad ** NS NS * ** * ** ** ** ** *
Nitrógeno ** NS NS ** ** ** ** ** ** ** **
Sal x N NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS

*,* P > 0.05 y 0.01, respectivamente. NS = diferencias no significativas P > 0.05. RG = rendimiento en grano; TG = tamaño del grano; NG = número de granos; AC = área del capítulo; GC = granos por capítulo; BT = biomasa (materia seca) total; FV = factor de variación o tratamientos.

Biomasa total, índice de cosecha, rendimiento y componentes

En la Tabla 2, se observa que el incremento en salinidad a 7 dS m−1, redujo la BT en 24%, el RG en 28%, que fue producto de la reducción del NG en 25%, AC en 18% y GC en 18%, en relación con S2. El TG y el IC no fueron afectados, en promedio fueron de 59 mg (0.059 g por grano) y 0.28, respectivamente. La alta salinidad presente en el suelo afecto la producción de grano, que fue producto de la reducción de los componentes del rendimiento. La menor BT en alta salinidad (7 dS m−1) puede ser producto de una disminución en la tasa fotosintética como lo indicaron Zeng et al. (2014). También, esta reducción por efecto de salinidad ha sido reportada bajo condición de maceta y fertiriego hasta con 5.5 dS m−1 por Zeng et al. (2015) y Silva de Oliveira et al. (2019). Mientras que Arenas-Julio et al. (2021b) no registraron diferencias significativas en el peso de 100 semillas en suelos con una CE de 0.49 y 1.75 dS m−1. Resultados que difieren a lo encontrado por Arenas-Julio et al. (2021a) en donde el IC y peso de 100 semillas mostraron una reducción a medida que aumentaba la salinidad del suelo (0.49, 1.75 y 5.11 dS m−1).

Tabla 2 Rendimiento y componentes del girasol (Helianthus annuus L.) en función de la salinidad y nitrógeno. 

Tratamientos BT (g m−2) Índice de cosecha RG (g m−2) TG (mg) NG (m2) AC (cm2) GC
S2 1067 a¶ 0.29 a 314 a 60 a 5233 a 261 a 1047 a
S7 815 b 0.28 a 227 b 58 a 3913 b 214 b 783 b
Media 941 0.28 270 59 4573 231 915
Tukey 0.05 99 0.02 70 7 112 32 118
N100 1107 a¶ 0.28 a 310 a 58 a 5345 a 250 a 1069 a
N0 827 b 0.30 a 250 b 57 a 4366 b 211 b 873 b
Media 967 0.29 280 58 4855 231 971
Tukey 0.05 95 0.02 45 4 600 23 69

¶En columnas con la misma letra son estadísticamente iguales de acuerdo con Tukey 0.05. S2 = 2 dS m−1; S7 = 7 dS m−1; BT = biomasa total; RG = rendimiento en grano; TG = tamaño del grano; NG = número de granos; AC = área del capítulo; GC = granos por capítulo. N0 y N100 = sin aplicación de nitrógeno y 100 kg ha−1 de N, respectivamente.

Al aplicar fertilizante nitrogenado en suelos salinos se logró incrementar el 34% en la BT, en 24% en RG, 2% en NG, 18% en AC y 22% en GC (Tabla 2). El IC y TG no mostró cambios significativos por efecto del nitrógeno, siendo en promedio de 0.29 y 58 mg (0.058 g por grano), respectivamente. La incorporación de nitrógeno en el suelo mejoro la producción de BT, RG y sus componentes. Este incremento en el RG por el nitrógeno se debe al incremento en el NG y GC, debido a que el N estimula la aparición en el número de flores, además de lograr mayor translocación de fotoasimilados en la planta como fue reportado por Arenas-Julio et al. (2021a). Incrementos en el RG del girasol también han sido reportados por Dos-Santos et al. (2017). En relación con el IC y TG no se observó respuesta por efecto de la fertilización nitrogenada. Esto indica, que el nitrógeno aplicado en suelos con diferente CE presenta una translocación de fotoasimilados en la misma proporción, hacia el grano. Tendencias similares, registraron Arenas-Julio et al. (2021a) con el uso de 0, 50 y 100 kg ha−1 de nitrógeno, ya que observaron diferencias en el tamaño del grano. Lo que difiere, a la reportado por Arenas-Julio et al. (2021b) al encontrar diferencias en el IC cuando aplicaron 0 y 100 kg ha−1 de nitrógeno.

Acumulación y distribución de materia seca en los órganos del girasol

En el suelo con el mayor nivel de salinidad (7 dS m−1) la acumulación de materia seca en el tallo se redujo en 18%, en hojas 24%, en receptáculo 25% y en grano 28%. En ambos niveles de salinidad la mayor acumulación correspondió al tallo, seguida del grano, receptáculo y hojas (Tabla 3). La mayor acumulación de MS correspondió al suelo con baja salinidad (S2), contrario a lo observado en S7. Esto puede deberse al exceso de sales en suelo, que provocó disminución en la acumulación de materia seca en los diferentes órganos de la planta, debido a una alteración en los procesos metabólicos de la planta (Dos-Santos et al. 2017, Arenas-Julio et al. 2021b). En relación con lo anterior, Escalante- Estrada y Rodríguez-González (2010) en diferentes niveles de salinidad (5, 7 y 11 dS m−1), encontraron una alta acumulación de materia seca en el tallo, a medida que fue aumentando la conductividad eléctrica. En lo que respecta a la distribución de materia seca (%), esta no fue afectada por la salinidad. La distribución promedio fue de 31% en tallo, 13% en hoja, 27% receptáculo y 28% grano (Figura 1). Esto indica, que el efecto de la salinidad repercutió en la distribución de materia seca de forma homogénea.

Tabla 3 Acumulación de materia seca en girasol (Helianthus annuus L.) en función del nivel de salinidad y nitrógeno. 

S2 319 a¶ 144 a 290 a 314 a
S7 260 b 110 b 218 b 227 b
Media 289 127 254 270
Tukey 0.05 40 30 48 70
N100 358 a¶ 148 a 291 a 310 a
N0 245 b 100 b 236 b 250 b
Media 301 124 263 280
Tukey 0.05 45 35 50 45

¶En columnas valores con la misma letra son estadísticamente iguales de acuerdo con Tukey 0.05. S2 = 2 dS m−1; S7 = 7 dS m−1. N0 y N100 = sin aplicación de nitrógeno y 100 kg ha−1 de N, respectivamente.

Figura 1 Distribución de materia seca (%) en girasol (Helianthus annuus L.) en función del nivel de nitrógeno y salinidad. Número dentro del cuadro indica el porciento. S2 = 2 dS m−1; S7 = 7 dS m−1

La aplicación de nitrógeno incrementó la acumulación de materia seca en tallo (48%), hoja (48%), receptáculo (23%) y el grano (24%). La acumulación más alta se encontró en el tallo, seguida del grano, receptáculo y hojas (Tabla 3). El uso del fertilizante nitrogenado aumentó la acumulación de materia seca principalmente en tallo y hoja, seguido del receptáculo y el grano. Lo anterior señala, que la aplicación de nitrógeno promueve una tolerancia a la salinidad al reducir los efectos adversos en el crecimiento de la planta, ya que el nitrógeno posiblemente mejoró la traslocación de nutrimentos en la estructura de la planta y sus órganos reproductivos y al mismo tiempo presentó un efecto osmótico (Zeng et al. 2015). Al respecto, Arenas-Julio et al. (2021a, 2021b) observaron la mayor acumulación en las estructuras de la planta con la aplicación de 100 kg ha−1 de nitrógeno. Para el caso de la distribución de materia seca, esta no fue afectada por la fertilización nitrogenada, lo cual comprueba que los fotoasimilados, son distribuidos de forma equitativa en la estructura de la planta y órganos reproductivos, independientemente de la dosis de nitrógeno utilizada. En promedio el tallo representó el 31% de la materia seca total, las hojas el 12%, el receptáculo el 27% y el grano el 29% (Figura 1). Tendencias semejantes han sido reportadas por Escalante-Estrada et al. (2020).

Análisis de correlación entre el rendimiento en grano, sus componentes y la biomasa total

El RG se correlacionó en el orden siguiente: con el NG (r = 0.95**); GC (r = 0.95); AC (r = 0.85*); BT (r = 0.92**) y el IC (r = 0.70*). El RG presento una alta correlación con el NG, GC, AC, BT y en menor medida con el IC. Esto indica que, de acuerdo con la ontogenia de la planta, el efecto de salinidad y de nitrógeno, se reflejará en primera instancia, en el AC, posteriormente en el llenado del capítulo representado por GC y en el NG por área. Además, en el tamaño de la planta (BT) y en la asignación de MS hacia el grano (IC). Tendencias semejantes fueron reportadas para el cv. Victoria Mejorado por Escalante- Estrada et al. (2015).

La BT presentó alta relación con el peso del tallo (r = 0.95**), seguida de la acumulación de MS en el grano (r = 0.92**), la acumulación en el receptáculo (r = 0.90**) y en la hoja (r = 0.80*). El RG y BT en suelos con 7 dS m−1, fue en promedio de 227 y 815 g m−2, respectivamente. La mayor BT y RG se logró con la aplicación de 100 kg ha−1 de N, que fue de 1107 y 310 g m−2, respectivamente. La BT presentó alta relación con el peso del tallo, seguida del grano, receptáculo y hoja. Esto indica que los cambios en BT por el efecto de salinidad y de nitrógeno, dependerán en primera instancia de cambios en el peso de tallo, seguida de la acumulación de MS en el grano, receptáculo y hojas. Al respecto, Mena et al. (2018) observaron que la mayor acumulación de MS en los órganos del girasol se presentó en el tallo seguida del grano, receptáculo y hojas.

El crecimiento y rendimiento del girasol se reduce al sembrar en suelos hasta con 7 dS m−1, debido a la reducción en acumulación de materia seca en los órganos de la planta y la biomasa total, menor tamaño de capítulo, número de granos por capítulo y número de granos por m2. Del comportamiento del AC, NG y GC depende el RG, como ha sido encontrado en varios cultivares de girasol (Escalante-Estrada et al. 2015). En la condición de salinidad de 2 a 7 dS m−1 y fertilización nitrogenada (100 kg ha−1) se incrementó la acumulación de materia seca en cada órgano de la planta y en consecuencia la total, el rendimiento en grano y sus componentes inmediatos como el área del capítulo, número de granos por capítulo y por m2 (Escalante-Estrada et al. 2020). Esto indica que para promover una mejor productividad en suelo con alta salinidad es necesario la implementación de fertilizantes nitrogenados, de acuerdo con las necesidades de crecimiento de la planta. La distribución de materia seca no fue afectada de manera significativa por la salinidad y el nitrógeno, lo que confirma lo reportado por Escalante- Estrada y Rodríguez-González (2010).

Los niveles de salinidad y nitrógeno no afectan los días a ocurrencia a fases fenológicas y la distribución de la materia seca en los órganos de la planta. La biomasa total, rendimiento de grano, número de granos, área del capítulo y número de granos por capítulo se reducen por el aumento en la salinidad del suelo, pero se incrementan con el nivel más alto de nitrógeno. El tamaño del grano e índice de cosecha no es afectado por la salinidad y aplicación de nitrógeno. La acumulación de materia seca en cada órgano de la planta se reduce con el nivel más alto de salinidad y se incrementa con la aplicación de 100 kg ha−1 de nitrógeno

Agradecimientos

Este manuscrito está dedicado a la memoria de la MC. María Teresa Rodríguez González, gracias por todas sus enseñanzas y dedicación en el área de Ecofisiologia de Cultivos, Posgrado de Botánica del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillos

Literatura citada

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Recibido: 26 de Agosto de 2021; Aprobado: 23 de Febrero de 2022

*Autor de correspondencia: aguilar.cid@colpos.mx

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