Producción de rastrojo y grano de variedades locales de maíz en condiciones de temporal en los valles altos de Libres-Serdán, Puebla, México

Stover and grain production from maize landraces under rainfed conditions in the highland plateau of Libres-Serdán, Puebla, Mexico

Faviola Muñoz-Tlahuiz^a, Juan de Dios Guerrero-Rodríguez^a, Pedro Antonio López^a, Abel Gil-Muñoz^a, Higinio López-Sánchez^a, Enrique Ortiz-Torres^a, J. Arahón Hernández-Guzmán^a, Oswaldo Taboada-Gaytán^a, Samuel Vargas-López^a, Mario Valadez-Ramírez^a

^a Colegio de Postgraduados, Campus Puebla, México. Carretera Federal México-Puebla, Km. 125.5, Santiago Momoxpan, 72760 San Pedro Cholula, Puebla, México. Tel (222) 2 85 14 42 Ext. 2208. rjuan@colpos.mx; grjuan2000mx@yahoo.com. Correspondencia al segundo autor.

Recibido el 8 de diciembre de 2011.
Aceptado el 24 de abril de 2012.

Resumen

El rastrojo de maíz es un subproducto importante para la alimentación de varias especies pecuarias en unidades de producción bajo condiciones de temporal de los valles altos de México. En estas zonas se carece de variedades que produzcan en suficiencia grano y rastrojo (variedades de doble propósito); por lo que en el presente estudio se evaluó la producción de rastrojo y grano de variedades locales de maíz en los valles altos de Puebla y Tlaxcala, México. Se colectó semilla en las regiones Libres-Mazapiltepec-Huamantla (L-M-H) y Serdán-Tlachichuca-Guadalupe Victoria (S-T-GV). Para cada región se evaluaron 144 variedades, incluyendo cuatro testigos comerciales, en dos localidades bajo un diseño látice simple 12x12 con dos repeticiones. Se midió rendimiento de rastrojo, producción de hoja y tallo, altura de planta y de mazorca, días a floración femenina, y rendimiento de grano. En cada experimento se realizó un análisis de varianza y por cada región un análisis combinado además de un análisis de correlación canónica. En cada región se encontró una diversidad amplia para rendimiento de rastrojo y grano (P<0.01) que fue desde bajo hasta alto rendimiento. Se detectaron algunas variedades locales que para ambas características fueron sobresalientes (P<0.05). Los testigos comerciales ensayados tuvieron menores rendimientos de grano y rastrojo que las variedades locales sobresalientes.

Palabras clave: Maíz de doble propósito, Índice de cosecha, Maíces criollos, Maíz de temporal.

Abstract

Maize stover is an important by-product for several ruminant species raised by small crop holders practicing agriculture under rainfed conditions, especially in the highland plateau in central Mexico known as the Mexican Altiplano. In such areas, no dual-purpose varieties (grain and stover) have been developed, for this reason, grain and stover production of local maize varieties were evaluated in the valleys of Puebla and Tlaxcala, Mexico. Seeds of native maize populations were gathered from two regions of the states of Puebla-Tlaxcala: Libres-Mazapiltepec-Huamantla (L-M-H) and Serdán-Tlachichuca-Guadalupe Victoria (S-T-GV). For each region 144 varieties, including four commercial controls were evaluated in two locations under a simple 12x12 lattice design with two replicates. The traits measured were stover, leaf and stalk production, height of plant and ear, days to silking and grain yield. An analysis of variance was carried out for each experiment and for each region a combined analysis was performed followed by a canonical analysis. Each region had a wide value interval (P<0.0001) for stover and grain production with local varieties ranging in yield from low to high. A few local varieties were found which had both high stover and grain yields (Pd 0.05). The improved commercial control varieties tested had lower yields for stover and grain than the local varieties which had greater yield for both traits.

En la gran mayoría de las unidades de producción agropecuaria del altiplano poblano, el maíz es un cultivo prioritario, ya que de él se obtiene grano para la alimentación humana y rastrojo (las partes remanentes de la planta -tallo, hoja, espigas y brácteas de mazorca- después de que el grano de maíz es cosechado) para el ganado. El rastrojo llega a representar el 50 % de la biomasa total aérea de la planta^(1,2,3), y existen evidencias⁽⁴⁾ de que una mejora en la capacidad de producción de éste no incide negativamente en el rendimiento de grano, además de que entre variedades la producción de rastrojo difiere^(5,6). Si se considera que entre las poblaciones nativas de maíz las diferencias fenotípicas y genéticas en atributos agronómicos^(7,8,9) son comunes, se infiere que es posible encontrar materiales que combinen alto rendimiento de rastrojo y grano.

En la unidad de producción, el rastrojo puede llegar a ser tanto o más importante que el grano^(7,10), debido a que sustenta -en diferente proporción- la manutención del ganado, al cual se recurre en tiempos difíciles para amortiguar los desbalances económicos^(11,12). A pesar de su relevancia, en muchas ocasiones el rastrojo producido por el agricultor es insuficiente, por lo que no se cubren totalmente las necesidades de consumo de los rumiantes durante la época de estiaje (principalmente durante la parte final del otoño, el invierno y mediados de primavera).

Con base en los elementos anteriores, así como por la utilidad que representa a los productores minifundistas temporaleros del Altiplano mexicano la producción simultánea de grano y rastrojo en este cultivo⁽¹³⁾, y porque la información existente sobre el nivel de variabilidad presente entre variedades locales o nativas para ambas características es escasa, se decidió realizar la presente investigación. El objetivo fue explorar la diversidad existente en producción de rastrojo y grano en maíces nativos y detectar variedades de doble propósito más acordes a las necesidades de un sistema de producción donde se integra al ganado y los cultivos.

Los valles de Libres-Serdán, se ubican entre los 18° 38' 44" y 19° 41' 10" N y los 96° 59' 30" y 98° 01' 34" O, dentro del área de influencia de los Distritos de Desarrollo Rural (DDR) 04 de Libres en el estado de Puebla, y una parte del DDR 165 de Huamantla en el estado de Tlaxcala, México. Al interior de este espacio geográfico, se definieron dos regiones, considerando tanto criterios ambientales como potencial productivo. Las regiones se denominaron Libres-Mazapiltepec-Huamantla (L-M-H) y Serdán-Tlachichuca-Guadalupe Victoria (S-T-GV); la primera presenta más restricciones ambientales para la producción de maíz (heladas, sequías y suelos menos fértiles) que la segunda.

En cada región, se realizó una colecta amplia de poblaciones nativas de maíz. El término de población nativa se definió como un grupo de individuos en los que ocurre intercambio genético, y que el productor mantiene mediante selección conservando ciertas características que las distinguen de generaciones avanzadas de híbridos y variedades mejoradas⁽¹⁴⁾.

Con el apoyo de un mapa topográfico, se procuraron muestrear todos los municipios dentro de cada región, escogiendo como mínimo cinco localidades que abarcaran los cuatro puntos cardinales y el centro del municipio. En cada localidad se buscaron informantes clave (comisariados o regidores de agricultura), quienes a su vez fungieron de enlaces para contactar a los agricultores productores de maíz.

Cada productor donó semilla de sus variedades en una cantidad que varió de 1 a 2 kg. Se recopiló información de un total de 210 productores, de quienes se obtuvo información adicional sobre características de las variedades sembradas, procedencia, años de uso, tipos de suelo y fechas de siembra, entre otros. Cada variedad colectada se identificó con número progresivo anteponiendo las iniciales del color de grano. A cada muestra se le aplicó polvo de neem (Azadirachta indica) para evitar deterioro por plagas de los granos y, posteriormente, se envasó en un contenedor de plástico macizo para proteger la semilla de la humedad.

Las muestras colectadas en la región L-M-H provinieron de 34 localidades distribuidas entre los municipios de Cuyoaco, Tepeyahualco, Ocotepec, Libres, Oriental, San José Chiapa, Rafael Lara Grajales, Nopalucan, Mazapiltepec, y Soltepec, del estado de Puebla; Altzayanca, Citlaltepec, Cuapiaxtla y Huamantla del estado de Tlaxcala. En la región S-T-GV las muestras se obtuvieron de 23 localidades, pertenecientes a los municipios de Chalchicomula de Sesma, Aljojuca, Esperanza, La Fragua, San Juan Atenco, San Nicolás Buenos Aires, San Salvador El Seco, Tepeyahualco, Tlachichuca y Guadalupe Victoria, todos en el estado de Puebla.

En cada una de las dos regiones se establecieron dos experimentos en los que se evaluaron 134 poblaciones nativas, 6 testigos raciales y 4 testigos comerciales de grano blanco-cremoso (Sintético Serdán, 32D06, Halcón y Z-60 para la región L-M-H y Sintético Serdán, AS-722, Gavilán y Promesa para la región S-T-GV). La variedad Sintético Serdán (originado de una cruza intervarietal de variedades locales) y el híbrido Promesa son producidos por el Colegio de Postgraduados. Los híbridos Halcón y Gavilán pertenecen a la empresa ASGROW; el híbrido Z-60 es comercializado por Hartz Seed; el híbrido 32D06 proviene de la empresa PIONEER y, el híbrido AS722 de ASPROS.

En la región L-M-H, las variedades locales ensayadas, de acuerdo a la coloración del grano, fueron 74 blanco-cremosas, 32 azules, 26 amarillas y 2 rojas; mientras que en la región S-T-GV se tuvieron 89 blanco-cremosas, 24 azules, 19 amarillas, 1 roja y, 1 salmón.

Los 144 materiales para cada región previamente descritos, se evaluaron bajo un diseño látice simple 12 x 12⁽¹⁷⁾ con dos repeticiones. La unidad experimental consistió de dos surcos de 5 m de longitud y 0.85 m de ancho, en los que se sembraron manualmente con ayuda de una pala recta tres semillas cada 0.50 m para después aclarar a dos plantas por punto, y lograr una densidad de población inicial de 47,000 plantas por hectárea que, en promedio, al momento de cosecha llegó a 40,000.

En la región L-M-H los experimentos se establecieron en las localidades de Buenavista de Guerrero, ubicada a los 19°38.092' N y 97°30.514' O, 2,649 msnm y, Máximo Serdán localizada a los 19°16.295' N y 97°48.585' O, 2,410 msnm. En S-T-GV las localidades fueron Guadalupe Sabinal ubicada a 18°55.130' N y 97°24.074' O, 2,565 msnm y, Tlachichuca a 19°04.881' N y 97°22.714' O, 2,824 msnm. En cada localidad durante el ciclo de producción se registró de forma continua la precipitación con un pluviómetro y la temperatura con un termómetro de máximas y mínimas.

Las fechas de siembra de los experimentos fueron el 26 de marzo y 3 de abril para Guadalupe Sabinal y Tlachichuca y el 14 y 21 de abril de 2007 para Buenavista de Guerrero y Máximo Serdán, respectivamente. En todas ellas se sembró aprovechando la humedad residual tal como se practica en los sistemas de temporal.

Las labores de cultivo (preparación del terreno, siembra, escardas y cosecha) se realizaron conforme a las prácticas tradicionales, excepto en lo referente a la fertilización. Esta se realizó en dos aplicaciones; durante la primera escarda (30-35 días después de la siembra) se aplicó todo el fósforo y la tercera parte del nitrógeno y, en la segunda escarda (60-69 días después de la siembra) el resto del nitrógeno. En Buenavista de Guerrero y Máximo Serdán la dosis de fertilización fue de 100-40-00 kg de N-P₂O₅-K₂O ha^-1. En Guadalupe Sabinal y Tlachichuca la dosis fue de 110-50-00. Periódicamente se efectuaron deshierbes en forma manual y sólo en una ocasión se aplicó herbicida (2,4-D amina) a razón de un litro por hectárea. La cosecha de todos los experimentos se realizó del 10 al 16 de noviembre del mismo año 2007.

De cada unidad experimental se registró el número de días transcurridos al 50 % de floración femenina (DFF), contabilizado desde el día de la siembra hasta que el 50 % de las plantas tuvieron estigmas expuestos. En cinco plantas representativas de cada parcela, se midió la altura de planta (AP) y la altura de mazorca (AMZ); la primera correspondió a la distancia existente entre la base del tallo hasta la base de la espiga, y la segunda a la presente entre la base del tallo y el nudo de inserción de la mazorca. Adicionalmente, se calculó el rendimiento de grano seco (GS) por planta, dividiendo el rendimiento por parcela (en base seca) entre el número de plantas de la misma; el grano se secó en estufa de aire forzado a 80 °C hasta alcanzar peso constante. El rendimiento de rastrojo (MS) se obtuvo de tres plantas representativas de cada unidad experimental, cortadas al momento de la cosecha, las cuales se separaron en tallo (incluyendo la espiga) y hoja (incluyendo las brácteas de la mazorca), se picaron y después se secaron en una estufa de aire forzado a 60 °C hasta alcanzar peso constante. Con los datos de peso seco se generaron las variables rendimiento de hoja (MSH), de tallo (MST) y relación hoja-tallo (R H-T). El índice de cosecha (IC) se calculó dividiendo el rendimiento de grano entre la materia seca total (rastrojo más grano), en la cual se incluyó el peso seco del olote.

Para cada localidad se realizó un análisis de varianza, el cual fue mediante la instrucción PROC LATTICE del paquete Statistical Analysis System (SAS) versión 9.2⁽¹⁸⁾; posteriormente, para cada región se realizó un análisis combinado, utilizando la instrucción PROC GLM del mismo paquete. El modelo lineal del análisis combinado fue:

Yijkl = μ + αi + βj + αβij + γ(β)k(j) + δ(βγ)l(jk) + εijkl, con i=1,2,...144; j = 1,2; k=1,2; l=1,2,...12.

En aquellos casos donde se detectaron diferencias significativas entre tratamientos, la comparación entre medias se realizó mediante la prueba de la diferencia mínima significativa (α=5%).

Con los promedios de las variables medidas de las variedades ensayadas de cada región, se realizó un análisis de correlación canónica para ubicar la posición de cada variedad de acuerdo a la asociación de los grupos de variables medidas. La instrucción utilizada fue PROC CANDISC del programa SAS. La distribución en el plano bidimensional canónico fue de acuerdo a cuartiles con la instrucción PROC DISCRIM y validación cruzada usando cinco vecinos más cercanos.

Con base en las isoyetas⁽¹⁹⁾ y tomando en consideración la precipitación invernal como 10 % del total, las localidades de Máximo Serdán, Tlachichuca y Guadalupe Sabinal no alcanzaron el rango de los 600 a 800 mm de precipitación promedio anual en el que se encuentran ubicadas. En el ciclo del cultivo llovieron 423.2 mm en Máximo Serdán, 400.7 mm en Guadalupe Sabinal y 527.6 mm en Tlachichuca. Buenavista quedó en el promedio de los 400 a 500 en que se encuentra clasificado, y durante el ciclo del cultivo llovieron 410.8 mm. En temperatura máxima promed¡o⁽²⁰⁾, con excepción de Guadalupe Sabinal que se encuentra clasificado en un rango de 24 a 26 °C y que tuvo 21.5 °C; las otras localidades estuvieron en el rango promedio reportado.

En ambas regiones hubo un efecto de localidad considerable (P<0.01) aspecto más marcado en L-M-H (Figuras 1 y 2), donde, la localidad de Máximo Serdán tuvo mejores condiciones al presentar mayor temperatura máxima (23.6 °C) y mínima (7.0 °C) y mejor tipo de suelo (Regosol éutrico) que la de Buenavista (22.5 °C de temperatura máxima, 6.3 °C de temperatura mínima y suelo Andosol ocrico). Tlachichuca tuvo un ambiente más favorable (527.6 mm de precipitación, 22.0 °C de temperatura máxima promedio y 6.7 °C de temperatura mínima) que Guadalupe Sabinal (400.7 mm de precipitación, 21.5 °C de temperatura máxima y 6.3 °C de temperatura mínima promedio). Así, el comportamiento de las variedades, en conjunto, fue mejor en las condiciones ambientales de mayor humedad y temperatura.

En cada región se encontraron diferencias en producción de rastrojo entre las variedades (P<0.01). El intervalo en las locales fluctuó de 6,220 a 2,143 kg de MS ha^-1 en L-M-H y de 5,092 a 2,674 kg en S-T-GV. En todos los casos, hubo un grupo de variedades locales sobresalientes (P<0.05) para esta característica, en los que se encontraron representadas tres coloraciones de grano (Figuras 1 y 2), aunque con una tendencia a ser de ciclo tardío (>130 DFF) (Cuadros 1 y 2). Este hecho puede estar asociado a un mayor tiempo de acumulación de materia seca en comparación a las variedades intermedias y precoces que tienen un ciclo de vida más corto. Los resultados obtenidos evidencian que no todas las variedades locales son altas productoras de rastrojo, lo cual contrasta con lo obtenido por Aceves et al⁽⁵⁾, quienes encontraron que cada variedad local probada, en cada uno de nueve experimentos que realizaron en el valle de Puebla, México, fueron superiores al híbrido H-137, superándolo en promedio con 5,369 kg ha^-1.

En ambas regiones se produjo mayor cantidad de materia seca de hoja que de tallo, sólo que en la región L-M-H algunas variedades como los testigos comerciales tuvieron mayor relación hoja-tallo (P<0.05) que las variedades locales. Este es un punto a considerar en el mejoramiento de las variedades, pues el tallo es consumido en menor medida por el animal, por lo que el reducirlo sería importante.

Comparar los rendimientos de rastrojo obtenidos en estos experimentos con resultados obtenidos en otros países, se dificulta por ser condiciones diferentes, principalmente de clima y densidades de planta. Como referencia, en el híbrido Pioneer 3369A sembrado a una densidad de 40,770 plantas por hectárea bajo riego en Illinois, Estados Unidos⁽²¹⁾, se obtuvieron hasta 14,269 kg de materia seca de rastrojo. En Balcarce Argentina⁽²²⁾ para el híbrido DK636 se reportan rendimientos de 5,590 a 18,404 kg ha^-1, ubicándose el promedio en 12,822 kg aunque a una densidad de 86,000 plantas por hectárea. En Ontario, Canadá⁽²⁾ se reportan rendimientos de materia seca de rastrojo para los híbridos DK 335 y DK C42-21RR sembrados a 66,000 plantas por hectárea entre 3,300 a 16,500 kg, ubicándose la mayoría entre 8,250 a 16,500 kg. En México, rendimientos alrededor de 12,402 kg en condiciones de riego y de 5,817 kg en sequía⁽²³⁾ han sido reportados en 16 materiales tropicales mejorados a una densidad de 40,400 plantas ha^-1. En la presente investigación, al considerar por localidad, en Máximo Serdán y Tlachichuca (Figuras 1 y 2) los mayores rendimientos de rastrojo estuvieron en el intervalo de 6,000 a 8,000 kg ha^-1, traslapando algunos de los resultados que se mencionan en otras investigaciones citadas. Sin embargo, hacen falta puntos de comparación más específicos en cuanto a producción de materia seca de rastrojo en la gran diversidad que se tiene de variedades locales en las regiones de estudio. Lo que sí se constata es la diversidad existente.

La altura de planta fue diferente entre variedades (P<0.01), la cual en general, fue mayor (P<0.05) para las variedades locales que la de los testigos comerciales quienes fueron de los más bajos con 23 y 14 % para L-M-H y S-T-GV, respectivamente. Del mismo modo, la altura a la mazorca en las variedades locales fue mayor (P<0.05) en 42 y 36 % en ambas regiones que los testigos comerciales exceptuando el Sintético Serdán, que fueron de los más bajos.

En rendimiento de grano en ambas regiones se encontraron diferencias (P<0.01) entre variedades. El intervalo en las variedades locales fue de 1,350 a 3,252 kg ha^-1 de grano seco para L-M-H y de 1,541 a 3,297 kg de grano seco para S-T-GV (Cuadros 1 y 2). Datos similares han sido reportados por varios investigadores en condiciones de temporal con variedades locales en algunas otras regiones^(5,24,25). Estos resultados dan evidencia de amplia variación y de la adaptación que se ha logrado en algunas variedades locales al medio donde se han desarrollado como se señala en algunos trabajos^(7,26).

El índice de cosecha fue menor de 0.5 con promedio de 0.36 en ambas regiones, alcanzando el valor más bajo (0.2) en L-M-H. Estos valores sugieren que, en general, se destinaron menos reservas al grano y se favoreció la producción de follaje. En investigaciones realizadas por otros autores^(2,23,27,28) el índice de cosecha reportado para maíz se encuentra en un rango de 0.3 a 0.57. Aunque los valores de este índice, en la presente investigación, se encuentran en su mayoría en el intervalo reportado, pueden considerarse bajos comparado con variedades que se utilizan en países como Estados Unidos^(28,29) en donde el mejoramiento ha sido intenso y ha permitido alcanzar en promedio 0.45. Aun cuando se ha reportado que las variedades comerciales generalmente presentan valores altos de IC, lo cual indica que una gran parte de la materia seca se asigna a las estructuras reproductivas de interés antropocéntrico⁽²⁸⁾, también se ha señalado que en ambientes restrictivos no expresan completamente su potencial, porque es bajo estrés⁽²⁸⁾, cuando la partición de reservas se destina más a la parte vegetativa. Esto, por tanto restaría competitividad a este tipo de variedades bajo las condiciones ambientales de estudio. El hecho de que las variedades nativas, a pesar de sus bajos índices de cosecha se sigan manteniendo, puede ser no sólo por sus características adaptativas, sino que además sea porque existe la necesidad de mantener a los rumiantes. Adicionalmente, el hecho de que no se trasloque una gran cantidad de materia seca al grano, se tenga un rastrojo de mejor calidad, apetecible a los animales, e influya en la decisión de conservarlas.

La valoración conjunta de los rendimientos de rastrojo y grano, aunado a las otras variables cuantificadas, se logra observar en los resultados del análisis canónico (Figuras 3 y 4). En ambas regiones, las dos variables canónicas (Canl y Can2) tuvieron una explicación de la varianza acumulada de 0.99 (P<0.004). La estructura canónica total de cada variable se muestra en el Cuadro 3, en el que se distingue la aportación que hacen las variables relacionadas al rendimiento de rastrojo las cuales fueron dominantes para Canl; mientras que para Can2, el mayor aporte se tuvo por parte del rendimiento de grano y de la altura.

Las variedades con mayor rendimiento de rastrojo quedaron ubicadas en el cuartil extremo derecho y las menos rendidoras en el cuartil extremo izquierdo. En ninguno de los casos se encontró alguna de las variedades híbridas en una posición de mayor rendimiento de forraje, ni de grano. Las variedades locales con posibilidades para doble propósito quedaron ubicadas principalmente en el cuadrante doble positivo. Para la región L-M-H estas variedades fueron C089Bl, C038Bl, C094Bl, C108Bl y C082Bl, mientras que para S-T-GV las variedades locales con aptitud fueron C085Bl, C043Bl, C034Bl, C067Bl y C082Am. Las variedades C079Az, C087Bl y C117Bl de la región L-M-H tuvieron buena producción de forraje pero con un rendimiento medio de grano. Las variedades C41Am, C69Bl y C132Az aunque tuvieron buena producción de rastrojo, su producción de grano se encontró en un nivel más bajo. La variedad C98Am sobresalió en rendimiento de grano, aunque no en producción de materia seca de rastrojo por unidad de superficie. No obstante, esta variedad presentó dos características favorables; precocidad (114 DFF), y su producción de hoja se ubicó en el nivel de significancia del grupo superior, lo cual puede ser útil para su inclusión en un programa de mejoramiento para calidad de ensilado.

En la región S-T-GV, las variedades locales C29Bl y C61Bl fueron altas rendidoras en rastrojo pero no en grano; la C48Bl fue alta rendidora en grano pero no en rastrojo, las variedades locales C26Bl, C005Bl, C128Bl, C80Bl, C096Bl, C109Bl y, C087Am tuvieron una producción alta de rastrojo y rendimientos de grano medios.

Se concluye que existe una amplia variación en la producción de rastrojo de variedades locales que, dependiendo de la región, y tomando como base las menos rendidoras, el rendimiento puede ser duplicado o triplicado. La situación para rendimiento de grano fue parecida a la de rastrojo, sólo que la variación alcanzó el doble de las menos rendidoras. Dentro de la diversidad encontrada existe un número reducido de variedades locales con potencial para doble propósito, condición que no reunieron las variedades comerciales mejoradas probadas.

AGRADECIMIENTOS

El estudio se realizó mediante la Línea de Investigación Prioritaria #6 Conservación y Mejoramiento de Recursos Genéticos y del Fondo Mixto CONACyT-Gobierno del Estado de Puebla a través del proyecto 76993 "Diversidad genética, conservación y fitomejoramiento de poblaciones locales de maíz en las principales regiones productoras de Puebla".

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