Rendimiento de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) y Tépari (Phaseolus acutifolius A. Gray) bajo el método riego-sequía en Chihuahua*

Evaluation of the yield of common (Phaseolus vulgaris L.) and Tepary (Phaseolus acutifolius A. Gray) beans with the irrigation-drought method in Chihuahua

José Cruz Jiménez Galindo¹ y Jorge Alberto Acosta Gallegos^2§

¹ Campo Experimental Sierra de Chihuahua- INIFAP. Ave. Hidalgo 1213. Col. Centro Cd. Cuauhtémoc, Chih. C. P. 31500.

*Recibido: junio de 2012
Aceptado: enero de 2013

Resumen

La sequía es el factor que más limita la producción de frijol de temporal (Phaseolus vulgaris L.) en México. El objetivo del presente trabajo fue identificar frijol común y Tépari más resistentes a la sequía que Pinto Villa y Pinto Saltillo. Los experimentos en 2010 y 2011 se establecieron en la Estación Experimental de INIFAP en Bachiniva, Chihuahua. Se evaluaron siete variedades de frijol de diferente raza, hábito de crecimiento y contrastantes en la respuesta a la sequía. Se utilizó el método riego-sequía con dos riegos de auxilio durante el ciclo más la precipitación en el año (351 mm) y el tratamiento de sequía solo con la precipitación en el año. Se evaluó días a floración, días a madurez fisiológica y el rendimiento de semilla en kg ha^-1. Se utilizó un diseño experimental en bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Cada repetición consto de dos surcos de 5 m en 2010 y un surco de 5 m por repetición en 2011. Se utilizó la fórmula de fertilización 30-50-00. En 2010 el genotipo más estable fue Rosa La Bufa con tan sólo 10.5% de incremento del rendimiento en riego con respecto a sequía. En 2011los genotipos más estables fueron tépari café con 152.5% y Rosa La Bufa con 198.4%.

Palabras clave: frijol común, frijol Tépari, resistencia a sequía.

Abstract

Drought is the main factor limiting the production of rainfed beans (Phaseolus vulgaris L.) in Mexico. The aim of this study was to identify varieties of common and Tepary beans that are more resistant to drought than the varieties Pinto Villa and Pinto Saltillo. The experiments were established in 2010 and 2011 at the Experimental Station of INIFAP in Bachiniva, Chihuahua. Seven bean varieties were evaluated, all of different race, growth habit and response to drought. We used the irrigation-drought method, with two support irrigations during the cycle plus the precipitation of the year (351 mm) for the irrigation treatment, and only the precipitation of the year for the drought treatment. We evaluated days to flowering, days to physiological maturity and seed yield in kg ha^-1. The experimental design was a randomized complete block with four replicates. Each replicate comprised of two furrows of 5 m in 2010 and a furrow of 5 m per replicate in 2011. Was used the fertilizer formula 30-50-00. In 2010, the most stable genotype was Rosa La Bufa, with an increase in yield of only 10.5% under irrigation compared to drought. In 2011, the most stable genotypes were brown Tepary with 152.5% and Rosa La Bufa with 198.4%.

Introducción

El frijol (Phaseolus vulgaris L.) es una de las leguminosas de grano más importante a nivel mundial, su cultivo está extendido en los cinco continentes y aunque no está considerado dentro de los cuatro cultivos prioritarios, es uno de los alimentos básicos de los pobladores de algunas regiones de África, América Latina y el Caribe Lépiz, (2000). Para México, es un cultivo estratégico, ya que ocupa el segundo lugar en superficie a nivel nacional, con un promedio de 1.688 millones de hectáreas. Su producción es de casi un millón de toneladas con un valor de 6.94 mil millones de pesos SAGARPA, (2009).

En América Latina, se ha estimado que el estrés hídrico reduce el rendimiento del frijol 73% Van Scoonhoven y Voyset, (1989). Durante el periodo de cultivo, el frijol puede ser afectado por múltiples factores adversos que reducen el rendimiento, como la sequía y las enfermedades causadas por patógenos de la raíz y foliares que disminuyen hasta 50% los rendimientos, esto ha obligado a investigadores a desarrollar nuevas estrategias que permitan estabilizar la producción y contribuir a la competitividad del frijol Van Bruggen et al., (1986).

En un programa de mejoramiento genético, el investigador considera genotipos contrastantes respecto al carácter de interés; sin embargo, la segregación de los genes puede reflejarse en la variedad mejorada, ya que no todos los individuos presentan el carácter deseado absoluto. Esto dependerá de la base genética y del nivel de recombinación Staub et al. (1996).

El frijol no es reconocido como una especie resistente a la sequía; sin embargo, posee características que confieren escape (precocidad), evasión y tolerancia a la deshidratación pero es necesario identificar y utilizar dichas características en un programa de mejoramiento genético Acosta et al. (2004).

La ventaja de utilizar germoplasma exótico de frijol para mejorar la tolerancia de los granos cultivados a estrés ambiental ha sido defendida por varios autores (Pratt, 1983; Thomas and Waines, 1984). Para realizar esto, es necesaria una comprensión de las cualidades que contribuyen a aumento de la tolerancia. A pesar de la capacidad demostrada de frijol tépari para producir altos rendimientos en agricultura de secano, hay escases de información sobre las características que dan lugar a su tolerancia a la sequía.

Hay dos métodos generales mediante los cuales las plantas hacen frente a un ambiente seco. El primero es la tolerancia a la deshidratación que puede soportar la pérdida de agua y aun así se da el crecimiento de la planta y la fotosíntesis a potenciales hídricos bajos.

El segundo es que no se puede posponer la deshidratación soportando bajos potenciales de agua del tejido pero tiene características que evitan o posponen la pérdida de agua de los tejidos y mantienen altos potenciales de agua en la hoja y la turgencia. La caracterización de los mecanismos por los cuales tépari enfrenta un ambiente seco permitirá mejor a los investigadores planificar los programas de mejoramiento para mover cualidades convenientes en el frijol Markhart (1985).

En los tejidos de las hojas, la percepción de estrés por sequía hace que al cerrar los estomas se reduzca la transpiración y por lo tanto limita la absorción de dióxido de carbono y reduce las tasas de fotosíntesis Turkan et al. (2005). Como resultado del déficit hídrico también puede haber mayor crecimiento de raíces Lazcano-Ferrat and Lovatt, (1999). Esto aumenta el volumen del suelo explorado por la planta para tener mayor disponibilidad de agua. Las plantas también sintetizan compuestos que funcionan como osmolitos para mantener el potencial hídrico y otras proteínas que usan para proteger las células de daños O'Conell, (1995); Maggio et al. (2006). Todas estas respuestas son controladas por el complejo mecanismos que implican cambios en la expresión génica.

Algunos productos de los genes están directamente involucrados en los mecanismos de protección, tales como las proteínas abundantes de embriogénesis final (LEA), la síntesis de osmolitos y funciones de transporte de iones; otros productos de genes, por ejemplo factores de transcripción o quinasas, que participan en las vías de transducción de señales que median las respuestas celulares a los estímulos externos Torres et al. (2006); Rodríguez-Uribe y O'Conell (2006); Shinozaki and Yamaguchi-Shinozaki, (2007). Frijol común (Phaseolus vulgaris L.) es la leguminosa alimenticia más importante que se cultiva en todo el mundo Ramírez-Vallejo and Kelly (1998). Una limitación importante para la producción de frijol es el déficit de agua Laing et al. (1984).

Existe diversidad genética dentro de P. vulgaris para resistencia a la sequía y con algunos análisis de los rasgos fisiológicos es probable seleccionar genotipos resistentes o tolerantes Lizana et al. (2006); Muñoz-Perea (2006). Otro miembro del género, P. acutifolius (frijol tépari), es nativo del desierto de Sonora en Norteamérica y es notable en el fenotipo la resistencia a la sequía Lazcano-Ferrat and Lovatt (1999) con el uso de marcadores moleculares puede ser posible un mejoramiento acelerado al pasar características de P. acutifolius al frijol común Jiménez-Galindo et al. (2010). Esta planta también posee un ciclo de producción muy corto y es más tolerante al calor que el frijol común, produce semillas con proteína de alta calidad adecuados para el consumo humano Micheletto, et al. (2007).

Materiales y métodos

Ubicación y diseño de experimento

Los experimentos se realizaron en la Estación Experimental de INIFAP, en Bachiniva, Chihuahua: 28° 47' 19.32", de latitud norte, 107° 16' 11.64" longitud oeste, a una altitud de 2012 msnm. En un suelo franco arcilloso con 43% de arena, 28.72% de limo y 28.28% de arcilla, libres de sales, altos contenidos de materia orgánica de 2.01%; la pendiente del terreno fluctuó desde 0.16%, hasta 0.64%. Se aplicó la fórmula de fertilización 30-50-00, en ambos niveles de humedad. La precipitación durante el ciclo 2010 el cultivo fue de 351 mm, la siembra se realizó el 4 de julio de 2010 y se aplicaron dos riegos de auxilio, en el tratamiento de riego, de 10 mm cada uno el día 2 de agosto y 11 de septiembre.

La precipitación en 2011 fue de 246 mm, la siembra se realizó el 15 de julio del 2011 y se aplicaron seis riegos de auxilio, en el tratamiento de riego de 10 mm los días 3, 26 y 30 de agosto y 15, 11 y 28 de septiembre. Se evaluó el rendimiento en kg ha^-1. Se utilizó un diseño experimental en bloques completos al azar con tres repeticiones. Cada repetición constó de 2 surcos de 5 m de longitud en 2010 y un surco de 5 m de longitud en 2011. El grano fue estandarizado al 11% de humedad para calcular el rendimiento por hectárea.

Germoplasma

Intensidad de la sequía

El índice de susceptibilidad a la sequía (ISS) se calculó para el rendimiento de semilla en los dos ambientes contrastantes de riego y sequía. ISS= [1-(Y/Yp)/1-(X/Xp)]; donde, Y es el rendimiento de semilla; Yp es el rendimiento de semilla en riego; X es el promedio del rendimiento de semilla en sequía; y Xp es el rendimiento de semilla en riego. El (IIS) índice de intensidad de la sequía IIS=1 - (XS / XR) se calculó también, XS es el rendimiento promedio en condiciones de sequía y XR es el rendimiento promedio en riego (Fischer y Maurer, 1978).

Resultados y discusión

La precipitación durante el ciclo de cultivo 2010 en la Estación Experimental en Bachiniva, Chihuahua, fue de 351 mm como puede observarse en la Figura 1, considerándose como un año bueno, para producir frijol de temporal. En 2011 llovieron tan solo 246 mm con una severa sequía intraestival de 24 días considerándose como un año regular para producir frijol de temporal (Ávila et al., 2009).

La intensidad de sequía

En 2010 el tratamiento de la sequía mostró una reducción en el rendimiento de todos los genotipos en comparación con el tratamiento de riego, la reducción de la intensidad de la sequía representada por el valor IIS= 0.27. Esta tensión es comparable con los experimentos anteriores realizados con frijoles en condiciones de secano en las tierras altas de México (IIS= 0.49, Schneider et al., 1997; 0.48, Rosales-Serna et al., 2004), pero fue menor a la reportada en Michigan (IIS= 0.63, Ramírez-Vallejo y Kelly, 1998). De acuerdo al ISS destaca Rosa La Bufa en 2010 presentando el menor valor de -0.63, siendo el más tolerante a sequía.

Rosa La Bufa presento el más alto rendimiento promedio y el menor valor de ISS siendo un genotipo sobresaliente para tolerancia a sequía ya que generalmente según Rosales-Serna et al. (2000) y López et al. (2005) los genotipos con valores bajos de ISS presentan bajos rendimientos pero aun así el ISS es un criterio aceptable para seleccionar genotipos que reduzcan menos su rendimiento en condiciones de estrés hídrico.

En 2011 el tratamiento de la sequía mostró una reducción en el rendimiento de todos los genotipos en comparación con el tratamiento de riego, la reducción de la intensidad de la sequía representada por el valor IIS= 0.73. Esta tensión es mayor comparable con los experimentos anteriores realizados con frijoles en condiciones de secano en las tierras altas de México (IIS= 0.49, Schneider et al., 1997; 0.48, Rosales-Serna et al., 2004), pero fue similar a la reportada en Michigan (IIS= 0.63, Ramírez-Vallejo y Kelly, 1998). En 2011 el menor valor para ISS lo presentaron tépari Café con 0.34 y Rosa La Bufa con 0.40, siendo los más tolerantes a sequía, resultados similares de resistencia en Phaseolus acutifolius encontraron Markhart (1985); Micheletto et al. (2007).

Rendimiento de grano

Los genotipos a prueba respondieron a la sequía en varias formas y el grado de expresión varió entre cultivares. En general, los genotipos mostraron una tendencia a escapar de los efectos de la sequía a través de un desarrollo más rápido en respuesta al estrés. Efectos similares de la sequía sobre la fenología de plantas han sido previamente observadas (Acosta-Gallegos y Kohashi Shibata, 1989; Ramírez-Vallejo y Kelly, 1998). Por lo tanto, la adecuación de la fenología del cultivo a las condiciones ambientales, principalmente de las precipitaciones, ha sido reconocida como un criterio importante para mejorar la adaptación a la sequía en frijol común (Acosta-Gallegos y Adams, 1991; Acosta Gallegos y White, 1995; Ramírez-Vallejo y Kelly, 1998; Rosales-Serna et al., 2000; Acosta-Díaz et al., 2004; Rosales-Serna et al., 2004).

En 2010 se observaron diferencias altamente significativas (p< 0.01) entre genotipos y entre nivel de humedad para el rendimiento; En riego destaca tépari Café con 2 237 kg ha^-1, Pinto Saltillo con 1 691 kg ha^-1 y Rosa La Bufa con 1 641 kg ha^-1. En sequía destaca Rosa La Bufa con 1 484 kg ha^-1, Pinto Villa con 1 201 kg ha^-1 y Pinto Saltillo con 1 192 kg ha^-1, resultados similares de resistencia a sequía encontraron Acosta-Díaz et al. (2004); Ghassemi and Marfar (2008); Acosta-Díaz et al. (2009); Kavar et al. (2011) y Fouad et al. (2002). En promedio de rendimiento de riego y sequía destaca Rosa La Bufa con 1 562 kg ha^-1, 8.3 % más rendimiento que Pinto Saltillo; también fue de alto rendimiento Pinto Villa con 1 328 kg ha^-1. Al analizar el porcentaje de incremento del rendimiento en riego con respecto a sequía se destaca Rosa La Bufa con 10.5%, tépari Pinto con 20.8% y Pinto Villa con 21.06% (Cuadro 3).

Resultados similares de rendimiento para Pinto Saltillo bajo condiciones de temporal fueron reportados por Sánchez et al. (2001). Rendimientos similares para frijol tépari han sido previamente reportados Nahban y Felger (1978); CIAT (1979); Nahban y Teiwes (1983); Pratt y Nahban (1988); Debouck (2011).

Al analizar el porcentaje de incremento del rendimiento en riego con respecto a sequía se destaca tépari Café con 152.5% y Rosa La Bufa con 198.4% (Cuadro 4) opiniones similares de la característica de resistencia a sequía de tépari y frijol común han encontrado López et al. (2005); Rodríguez and O'Conell (2006); Ghassemi and Marfar (2008); Acosta-Díaz et al. (2004); Acosta-Díaz et al. (2009); Kavar et al. (2011) y Fouad et al. (2002). Resultados similares de rendimiento para Pinto Saltillo bajo condiciones de temporal fueron reportados por Sánchez et al. (2001).

Rendimientos similares para frijol tépari han sido previamente reportados CIAT (1979); Nahban y Felger (1978); Nahban y Teiwes (1983); Pratt y Nahban (1988); Debouck (2011). Azufrado Higuera presentó muy alta mortalidad de plantas y por lo tanto muy bajos rendimientos de apenas 144 y 195 kg ha^-1 en sequía y riego respectivamente.

Días a floración

En 2010 y 2011 todos los genotipos estudiados fueron más precoces que Pinto Saltillo para días a floración, destacando Rosa La Bufa y Tépari Café. Similares días a floración fueron reportados por Sánchez et al. (2001) para Pinto Saltillo. Similar número de días a floración de los frijoles tépari es fueron reportados por CIAT (1979) y Debouck (2011).

Días a madurez fisiológica

Conclusiones

Las variedades estudiadas mostraron una tendencia a escapar de los efectos de la sequía a través de un desarrollo más rápido, sobre todo, reducir el número de días madurez.

En ambos ciclos de producción se destaca Rosa La Bufa con valores menores de ISS y los mayores rendimientos promedio de rendimiento de grano por hectárea.

Tépari Café resultó contrastante en cuanto a estabilidad del rendimiento siendo mucho más estable en un ciclo con mayor sequía como lo fue 2011.

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