Rendimiento de frijol Pinto Saltillo en altas densidades de población bajo temporal*

Pinto Saltillo bean yield in high densities under rainfed conditions

Esteban Salvador Osuna-Ceja¹, Luis Reyes-Muro^1§, José Saúl Padilla-Ramírez¹ y Miguel Ángel Martínez-Gamiño²

¹Campo Experimental Pabellón. INIFAP. Carretera Aguascalientes Zacatecas, km 32.5. C. P. 20660, Pabellón de Arteaga, Aguascalientes. Tel. 01 465 95 8 01 86. (osuna.salvador@inifap.gob.mx), (jsaulp@yahoo.com).

* Recibido: diciembre de 2011
Aceptado: julio de 2012

Resumen

Para la obtención de altos rendimientos en frijol de temporal es necesario ajustar el manejo agronómico del cultivo al medio ambiente. La presente investigación se realizó con el objetivo de evaluar la respuesta de rendimiento de la variedad Pinto Saltillo, con hábito de crecimiento indeterminado postrado, a diferentes densidades de plantas (90 mil, 145 mil y 260 mil plantas ha^-1) y distanciamiento entre surcos (0.76, 0.40 y 0.20 m). Los experimentos se realizaron en Sandovales y Pabellón, Ags. durante primavera-verano en 2010 y 2011. Se estudiaron tres métodos de siembra (una, hilera en surcos de 0.76 m, y tres y seis hileras en surcos estrechos en camas a 1.52 m). Se registraron datos sobre rendimiento y sus componentes. En ambos años, los análisis de varianza para el rendimiento y sus componentes mostraron diferencias significativas (p< 0.01) entre tratamientos. Los máximos rendimientos se obtuvieron con la siembra a tres y seis hileras, en densidades de 145 mil y 260 mil plantas ha^-1, respectivamente. El rendimiento aumentó 28.6% y 41% al reducir la distancia entre surcos, del distanciamiento tradicional de 0.76 m, a 0.40 y 0.20 m, respectivamente. Se concluye que la variedad de frijol estudiada incrementa su rendimiento en alta densidad de plantas bajo condiciones de temporal en la región semiárida de México.

Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., densidad de población, triple hilera, rendimiento, temporal.

Abstract

Key words: Phaseolus vulgaris L., population density, rainfed, triple row, yield.

Introducción

En las áreas donde se cultiva frijol de temporal, como es la región del Altiplano Semiárido del Centro-Norte de México, las precipitaciones no logran cubrir los requerimientos del uso consuntivo del cultivo, principalmente de las variedades criollas de ciclo tardío (más de 90 días) y frecuentemente limitan el rendimiento y la respuesta a la fertilización. La evaporación es el principal factor de pérdida de agua en los sistemas agrícolas, y se estima que entre 75 y 80% de la precipitación anual retorna a la atmósfera sin intervenir en el proceso productivo, lo que resulta en una baja eficiencia en el aprovechamiento de las precipitaciones (Bennie y Hensley, 2000; González et al, 2003). El agua es el principal factor limitante para la producción de frijol en agricultura de temporal, por lo que es necesario aprovechar al máximo el agua de lluvia (Anaya, 1991; Figueroa, 1991; Ortiz, 1996; Rubio, 2004).

Tradicionalmente, la mayoría de los productores de frijol de la región del Altiplano Semiárido utilizan variedades criollas de ciclo tardío y sembradoras mecánicas. Con referencia a los equipos, éstos están ajustados para sembrar a una distancia entre surcos de 0.76 a 0.80 m y densidades de siembra de 80 000 a 90 000 mil plantas ha^-1. Sin embargo, el uso de este método de siembra no permite evaluar correctamente el rendimiento de las nuevas variedades de frijol con ciclo vegetativo de 80 a 90 días, hábito de crecimiento e índice de área foliar diferente a las tradicionales.

Una alternativa de manejo agronómico que puede mejorar esta situación es la siembra en surcos angostos, con distanciamiento menor al convencional de 0.76 m. Existen antecedentes (Alves et al., 2008) de que esta práctica incrementa el rendimiento de materia seca por unidad de superficie debido, principalmente, a un mayor desarrollo de área foliar e intercepción de radiación solar durante el ciclo de crecimiento

El efecto benéfico del surcado angosto se incrementa cuando se combina con las nuevas variedades de temporal de ciclo precoz y la captación de agua de lluvia in situ mediante el uso del sistema "aqueel" y el "pileteo", prácticas que consisten en la construcción de micro-reservorios sobre la superficie del terreno y bordos transversales respecto al sentido del surcado, respectivamente, para almacenar el agua de lluvia y eliminar los escurrimientos. La integración de métodos y densidades de siembra, variedades y prácticas de cosecha de agua hacen que el cultivo desarrolle distintos niveles de cobertura sobre la superficie del suelo, que actúan de manera diferente en el contenido de agua, uso consuntivo del cultivo y pérdidas de suelo por erosión (Padilla et al, 2006; Osuna et al, 2007; Navarro-Bravo et al, 2008).

En la medida en que se reduce la distancia entre surcos y se mantiene la distancia entre plantas se incrementa la densidad de población y es posible incrementar la cobertura vegetal aérea del cultivo y, consecuentemente, se reducen las pérdidas directas de agua por evaporación al cubrir más rápidamente el suelo. Lo anterior es posible al incorporar al sistema de producción métodos de siembra con altas densidades de plantas y genotipos compactos de maduración temprana (González et al., 2003; Alves et al., 2008).

Al aumentar la densidad de plantas, generalmente aumenta el índice de área foliar; conforme aumenta la cobertura, la evaporación disminuye y la transpiración aumenta. Es decir, el uso de la cobertura vegetal aérea, como reductora de la evaporación, provoca disminución del movimiento y turbulencia del viento que provoca altas tasas de evaporación del agua del suelo (Figueroa, 1991).

Se ha encontrado, entre otros aspectos, que la densidad óptima de plantas que maximiza el rendimiento de grano depende del genotipo (Acosta et al, 1996), usualmente más alta en variedades de frijol de maduración tardía, debido a su mayor área foliar y plasticidad (Padilla et al., 2006) y mayor duración de crecimiento. En frijol, las densidades de población y la distribución de las plantas en el terreno, dependen de las características de desarrollo de la variedad (altura y ramificación de la planta) y con los factores ambientales (suelo, precipitación y temperatura, etc.), lo que hace que una densidad y distribución de plantas óptima para una variedad, no sea la mejor para otra, sobre todo si estas difieren en su hábito de crecimiento y precocidad (Acosta et al, 1996; Luna-Flores y Gaytán-Bautista, 2001; Padilla-Ramírez et al., 2003).

Con base en estos antecedentes, en 2010 y 2011 se realizó el presente trabajo con el objetivo de evaluar la respuesta en rendimiento de grano y sus componentes de la variedad de frijol Pinto Saltillo con diferente distanciamiento entre surcos y densidad de plantas, con labranza mínima y captación de agua de lluvia in situ.

Metodología

En 2010 se estableció un experimento con frijol Pinto Saltillo de temporal en Sandovales, Ags., México, sitio localizado a una altitud de 2 045 msnm, donde se registraron 328.2 mm de precipitación en el ciclo de cultivo; la temperatura media fue de 16.2 °C y el ciclo de cultivo de 110 días (de julio a principios de octubre); el suelo es de 0.45 m de profundidad, con 1.0% de materia orgánica, textura franco-arenosa, 1% de pendiente y pH de 6.8, clasificado como un suelo poco fértil. Un segundo experimento se realizó en 2011en Pabellón, Aguascalientes, México.

Donde la altitud es de 1 912 msnm, la precipitación fue de 188.6 mm durante el ciclo de cultivo que duró 100 días (de agosto a principios de noviembre); temperatura media de 16.8 °C, el suelo es de 0.48 m de profundidad, con 2.02% de materia orgánica, textura migajón- arenoso con pH ligeramente alcalino de 7.6, una pendiente de 1%, y el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio (NPK) es de 16.1, 18.5 y 405 ppm, respectivamente. Por tanto, la fertilidad del suelo en estudio es medianamente fértil.

Los métodos de siembra estudiados fueron: siembra en hileras sencillas (convencional) separadas a 0.76 m y siembra en cama de 1.52 m (a tres y seis hileras, separadas a 0.40 y 0.20 cm entre hileras, respectivamente). Se evaluaron tres densidades de plantas: 90 mil, 145 mil y 260 mil plantas ha^-1 en ambos experimentos. En los dos ensayos se utilizó la variedad de frij ol Pinto Saltillo proveniente del Programa de Mejoramiento Genético de Frijol del INIFAP. Esta variedad fue seleccionada por su ciclo corto (90 días de la siembra a madurez fisiológica), hábito de crecimiento postrado y grano de tamaño medio alargado, con prolongada vida de anaquel; es decir, después de cosechado, su grano no se oxida a la misma velocidad que variedades similares de tipo pinto. Es resistente a la sequía y a enfermedades que ocurren en la región semiárida. Por sus características, es una variedad preferente por productores y consumidores (Osuna et al., 2011).

El terreno se preparó con un paso de cincel para romper el surco del ciclo anterior y se rastreó antes de la siembra. En Sandovales el cultivo anterior fue frijol de temporal y en Pabellón fue triticale de riego. La siembra en condiciones de temporal y en suelo húmedo se realizó el 30 de julio en ambos experimentos, sólo que en Pabellón, debido al retraso de las lluvias en el mes de julio del 2011, simulando una precipitación de 40 mm se regó el área experimental para establecer la siembra y se codujo bajo condiciones de temporal. La siembra de los dos experimentos se realizó con un prototipo experimental de sembradora mecánica diseñada en el Programa de Mecanización del Campo Experimental Pabellón, del INIFAP.

Con dicha sembradora se establecieron los métodos a diferente distanciamiento entre surcos: convencionales (hilera sencilla) y en cama (a tres y seis hilera). Se depositó una semilla cada 14 cm en todos los casos para establecer las densidades de población consideradas en el estudio. En ambos experimentos, la semilla fue inoculada al momento de la siembra con la cepa INIFAP Glomus intraradices, a dosis de 350 g ha^-1 de sustrato micorrízicos aplicado a la semilla, y el inoculo estuvo formado de suelo y trozos de raíces de sorgo micorrizados (75% de colonización) como planta hospedera. Además, se hizo una aplicación de fertilización foliar durante el llenado de grano en ambos experimentos, con urea y ácido fosfórico al 2 y 1%, respectivamente.

Con el propósito de lograr geométricamente la mayor distribución y captación del agua de lluvia disponible para el cultivo y la disminución de los escurrimientos superficiales, en Sandovales se implementaron las prácticas del rodillo "aqueel" y el "pileteo.

El sistema "aqueel" es un conjunto de ruedas dentadas, con diseño geométrico que forman un rodillo continuo del ancho de la sembradora. Con este rodillo es posible construir alrededor de 190 mil micro-captaciones por hectárea, almacenando en cada reservorio aproximadamente 1 litro de agua (Ventura et al, 2003). El paso del rodillo se realizó al momento de la siembra.

El "pileteo" es una práctica que consiste en levantar bordos de tierra de 0.20 m de alto a distancias regulares en medio del surco donde va la rodada del tractor. El objetivo del "pileteo" es almacenar el agua y reducir la erosión del suelo. Las piletas fueron construidas durante la primera escarda, utilizando un prototipo de pileteadora de tipo comercial, que se acopló a los timones de una multibarra.

En Pabellón no se utilizaron las prácticas de captación de agua mencionadas, debido a que en el terreno experimental se incorporó paja de triticale (± 2 t ha^-1) del ciclo anterior.

En ambos ensayos, cada unidad experimental consistió de 4, 6 y 12 surcos de 30 m de longitud con una separación de 0.76, 0.40 y 0.20 m, de donde se le tomaron datos de suelo, planta y clima.

Suelo: se midieron indicadores de calidad físico-químicos en la capa arable 0.0-0.20 cm (densidad aparente [p_b] determinada por el método del cilindro de volumen conocido (Jury et al., 1991), porosidad total [f] determinada a partir de p_b y la densidad real considerada como 2.65 Mgm ³). Además, se tomaron muestras de suelo y se enviaron al laboratorio para determinar textura, fertilidad (NPK), materia orgánica y pH antes de la siembra.

Planta: se cuantificó el número de vainas por planta, número de granos por vaina (promedio de 10 plantas tomadas al azar dentro de las hileras centrales [Va] y métodos de siembra [Ms]) y peso de 100 semillas. El número de plantas por metro cuadrado se determinó dividiendo el número de plantas presentes en las hileras cosechadas entre el área correspondiente. Todas las variables de planta se registraron en diez segmentos de surco de 2 metros de longitud tomados al azar dentro de la unidad experimental. Para la determinación del rendimiento, dentro de cada unidad experimental, se tomaron al azar diez parcelas de 2 m de ancho por 2 m de largo. La información de las características cuantificadas en el cultivo se analizó con base en diez repeticiones.

Clima: se registró la precipitación en tiempo real durante el ciclo de cultivo de las estaciones automatizadas del INIFAP ubicadas en Sandovales y Pabellón y se realizó el contraste con la precipitación media mensual histórica de ambos sitios.

Variabilidad de la lluvia y su aprovechamiento

En 2010 y 2011 la lluvia total ocurrida del 1 ° de junio al 31 de octubre fue más baja que el promedio histórico (Cuadro 1), con períodos alternos de humedad y sequía con duraciones variables durante el ciclo de cultivo. En junio 2010 la lluvia estuvo por debajo del promedio histórico y en julio por arriba; luego, hubo 30 días con poca lluvia en agosto, septiembre se incrementó por arriba del promedio. Durante el 2011 las precipitaciones en el ciclo de cultivo fueron inferiores a la media histórica de 388.3 mm. Respecto a la distribución de las lluvias, el año 2011 también fue particularmente atípico, debido probablemente al efecto del cambio climático.

El ciclo de cultivo, de la siembra a la madurez fisiológica, fue de 90 días (30 de julio al 29 de octubre) en ambos años. En 2010 la lluvia en ese periodo fue de 209.2 mm y en 2011 fue de 188.6 mm. El 49.33% y 31.07% de la precipitación ocurrió en las primeras etapas de crecimiento, en los dos años, y el cultivo dispuso de 50.67% y 68.93 % de lluvia en las etapas de formación y llenado de grano. Esto significa una distribución errática de lluvia para las necesidades del cultivo Debido a que las lluvias fueron muy escasas, no hubo suficiente agua retenida en la zona radicular, de tal manera que el cultivo sufrió una sequía extrema durante la etapa de desarrollo e inicio de floración, principalmente en el método de siembra tradicional a hilera sencilla en surcos a 76 cm, que presentó mayor área descubierta. Sin embargo, en la etapa de formación y llenado de grano, el cultivo sufrió menos estrés y hubo una recuperación fisiológica por la presencia de las lluvias durante ésta etapa de crecimiento en ambas localidades. Lo anterior pone de manifiesto la capacidad de recuperación de la variedad de frijol Pinto Saltillo y la efectividad de las prácticas de captación de lluvia en Sandovales y la incorporación de residuos de cosecha en Pabellón, lo cual se asoció a un mayor rendimiento de grano, principalmente en los tratamientos de tres y seis hileras.

Características físicas del suelo experimental

Las determinaciones realizadas por el laboratorio para textura del suelo muestran que las proporciones de arena, limo y arcilla en la capa arable (0.0-0.20 cm de profundidad) son muy similares en ambos sitios experimentales, con interpretación textural correspondiente a suelos franco-arenosos. Los valores de densidad aparente manifiestan un incremento con la profundidad, acorde a lo reportado por Hákansson y Lipiec. (2000), y Ramírez et al. (2006). Considerando que el intervalo de la densidad aparente en suelos de textura media es 1.3 a 1.4 Mg m^-3, los valores obtenidos en los dos sitios experimentales coincidieron con el intervalo señalado (Cuadro 2).

Con relación a la porosidad total del suelo, se observó que, al igual que la densidad aparente, ésta se reduce conforme la profundidad se incrementa en ambos sitios experimentales (Blevins y Frye, 1993). Las diferencias en los valores de porosidad total pueden explicarse por el efecto de compactación en el proceso de sedimentación de los materiales, que se refleja en suelos con antecedentes de laboreo excesivo, en los que se ha deteriorado su estructura y que usualmente se traduce en problemas de compactación, problemas que se acentúan en suelos inestables y meteorizados como los que predominan en la zona semiáridas de temporal en Aguascalientes.

Con relación a la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo, ésta varió entre 14.6 a 26.8 mm en Sandovales, y 14.9 a 27.2 mm en Pabellón. Estos valores indican baja retención y disponibilidad de agua del suelo, derivado de las bajas tasas de infiltración que presentan este tipo de suelos.

Los datos derivados del análisis de suelos manifiestan la necesidad de mejorar la utilización de los recursos lluvia, suelo, planta y microambiente en la agricultura de temporal de zonas áridas y semiáridas, a fin de que los sistemas de producción sean sostenibles en el mediano y largo plazo (Osuna et al, 2000).

Rendimiento y sus componentes

Del análisis de varianza de las variables rendimiento de grano, vainas planta^-1, granos vaina^-1 y peso de 100 semillas resultó que hubo diferencias significativas por efecto del cierre de surco e incremento de la densidad de planta. En 2010 el rendimiento fue estadísticamente superior en el tratamiento de seis hileras, superando a los tratamientos de tres e hilera sencilla. En el segundo año, los tratamientos de tres y seis hileras superaron al tratamiento de hilera sencilla. Los rendimientos más altos se obtuvieron con seis hileras en 2010 y con tres y seis hilera en 2011, lo que comprueba que con una menor distancia entre surcos e incremento de la densidad de planta se logra cubrir el suelo y capturar más energía desde etapas tempranas del cultivo, lo cual se refleja en un incremento de rendimiento (Alves et al., 2008; Soltero et al, 2010) (Cuadro 3).

El rendimiento promedio en 2010 fue de 595.3 kg ha^-1 y en 2011 aumentó a 1762.3 kg ha^-1 debido a las diferencias en la cantidad y distribución de las lluvias que se presentaron entre un año y otro; sin embargo, aún en el año más seco (2011), el rendimiento de los tratamientos de triple y seis hileras superaron a hilera sencilla. El incremento de la densidad de plantas en el intervalo de 90 mil a 260 mil plantas ha^-1 afectó significativamente algunos componentes del rendimiento. Se observó mayor reducción del número de vainas por planta (nvp) y número de granos por vaina (ngv) en los tratamientos de tres y seis hileras, respecto al tratamiento de hilera sencilla (Figura 1a).

Sin embargo, el rendimiento de grano no fue influenciado por la densidad de plantas. En los dos años de evaluación se encontró una relación lineal significativa entre la densidad de planta y nvp y ngv (Figura 1b). Estas relaciones fueron similares a lo reportado por Alves et al. (2008), quienes sugieren que el acrecentado rendimiento que se observó en altas densidades de plantas se debe al mayor desarrollo del área foliar, conservación de humedad y mayor número de plantas cosechadas por metro cuadrado, lo cual repercute en un incremento del rendimiento de grano.

La función derivada de la relación entre el rendimiento y la densidad de población fue positiva y de tipo logarítmica, debido a que la variedad de frijol Pinto Saltillo incrementó el rendimiento al cambiar de 90 mil a 260 mil plantas ha^-1. En este caso, la diferencia en rendimiento de la variedad de frijol se incrementó conforme se modificó la densidad de plantas; es decir, se incrementó el rendimiento de grano en diferente magnitud, al pasar de una densidad menor a otra mayor.

Con el surcado angosto o tres hilera en cama a 1.52 m se incrementó el rendimiento promedio en más de 0.25 t ha^-1 al pasar de 90 mil a 145 mil plantas ha^-1 y se incrementó hasta 0.39 t ha^-1 esa diferencia con 260 mil plantas ha^-1, mientras que con el surcado a 0.76 m, los incrementos fueron mínimos al mantener una densidad de 90 mil plantas ha^-1. El mayor rendimiento de grano se obtuvo cuando se sembró a seis hileras en surcos a 0.20 m con una densidad de al menos 260 mil plantas ha^-1 (Figura 2).

Conclusiones

Los resultados indican que el efecto positivo de siembra a tres y seis hileras en surcos estrechos en camas a 1.52 m sobre el rendimiento de grano, se debió a los mayores índices de cobertura y área foliar, lo que favoreció que en los tratamientos con altas densidades de planta se conservara mejor la humedad del suelo, un menor crecimiento de malezas y se interceptara mayor energía solar. El rápido sombrado del suelo por el follaje evita que se pierda menos agua por evaporación directa, asegurando una mayor eficiencia en el uso de la misma, en comparación con poblaciones con baja densidad de plantas; aunado a la cosecha de agua in situ e incorporación de residuos.

La producción de frijol de temporal bajo un sistema conservacionista de productividad sustentable, que integra prácticas de: labranza de conservación, captación de agua de lluvia in situ, surcos estrechos, altas densidades de planta y variedad mejorada puede mejorar las ganancias de los productores y reducir la erosión de los suelos en las zonas frijoleras del Altiplano Semiárido del Centro-Norte de México.

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