Rendimiento y calidad de semilla de avena en función de la fecha y densidad de siembra*

Yield and quality of oat seed in function of date and plant density

Mirna Bobadilla Meléndez^1§, Alfredo J. Gámez Vázquez³, Miguel A. Ávila Perches¹, Juan J. García Rodriguez¹, Eduardo Espitia Rangel³, Nicolás Moran Vázquez² y Jorge Covarrubias Prieto²

¹ Campo Experimental Bajío- INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende km 6.5, Colonia Roque, Celaya, Guanajuato, México. C. P. 38110. (avila.miguel@inifap.gob.mx; garcia.juan@inifap.gob.mx; gamez.josue@inifap.gob.mx; espitia.eduardo@inifap.gob.mx. ^§Autor por correspondencia: bobadilla.mirna@inifap.gob.mx.

* Recibido: abril de 2013
Aceptado: agosto de 2013

Resumen

El cultivo de avena tiene gran importancia en México, ya que se ha incrementado su superficie sembrada en los últimos 15 años. En años con retraso de temporal o con largos periodos de sequía, se ha promovido la siembra de este cereal en extensas áreas siniestradas; sin embargo, el abasto de semilla es insuficiente y su demanda es tan alta que propicia el comercio de semilla de dudosa calidad. En México aún no se dispone de la tecnología para el manejo agronómico adecuado hacia la producción de la misma. Por lo que el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la fecha y densidad de siembra sobre el rendimiento, calidad física y fisiológica de la semilla de cuatro variedades, cultivadas en condiciones de riego en el Bajío guanajuatense, para lo cual se utilizó el diseño experimental de parcelas divididas. Las fechas de siembra fueron determinantes para la expresión del rendimiento y calidad física de semilla; sin embargo, no tuvieron influencia sobre las características fisiológicas, en la fecha más tardía (31 de diciembre) se obtuvo el mayor rendimiento, no obstante las condiciones ambientales de la misma influyeron desfavorablemente en el peso volumétrico. En la densidad de siembra de 90 kg de semilla ha^-1 se obtuvo un buen rendimiento de semilla, peso volumétrico y peso de mil semillas. La constitución genética (variedades) mostró la mayor respuesta diferencial, entre los factores estudiados, además de haber sido determinante en la expresión de la calidad fisiológica de semilla (porcentaje de germinación, longitud de plúmula y peso seco de plántula). La variedad Obsidiana fue la mejor en rendimiento y calidad de semilla.

Palabras clave: Avena sativa L., manejo agronómico, peso volumétrico, germinación, vigor.

Abstract

Key words: Avena sativa L., agronomic management, volumetric weight, germination, vigor.

Introducción

En México, durante la década de los ochenta y mediados de los noventas, se sembraron entre 300 mil y 400 mil ha de avena a nivel nacional y a partir de 1996 se incrementó la superficie cultivada, hasta alcanzar poco más de 900 mil hectáreas en 2009 (SIAP, 2010). Este incremento se puede atribuir, entre otras cosas, a la adaptabilidad del cultivo, tanto a zonas altas, frías y lluviosas, como ambientes semiáridos; además, en altitudes mayores a 1 800 msnm es una alternativa apropiada cuando los cultivos de maíz, frijol, trigo o cebada se siniestran por sequía o por heladas tempranas (Villaseñor et al, 2008).

En México es la especie más utilizada para la reconversión productiva de las tierras de baja productividad donde la estación de crecimiento es corta, y el cambio climático requiere la siembra extensiva de especies rusticas, poco demandantes de agua y reducido ciclo biológico, como el cultivo de avena. Por lo anterior se requiere disponer de variedades aptas para la producción de forraje y grano con bondades agronómicas y fitopatológicas que permitan minimizar el efecto negativo de la roya del tallo [(Puccinia graminis f. sp. avenae) Erikss & Hanning] y de la corona [(Puccinia coronata var. avenae) Fraser & Ledingham]; así como de la ocurrencia de heladas tempranas y déficit hídrico intermitente (Villaseñor et al., 2003).

La roya del tallo es la enfermedad que más afecta a la producción de avena en México, debido a que se utilizan variedades altamente susceptibles como Chihuahua y Cuauhtémoc (Jiménez, 1992). Éste problema fitopatológico puede disminuir el rendimiento hasta 50% en estos genotipos (Leyva et al, 2004), especialmente importante en primavera-verano en la zona centro de México, razón por la cual estos ambientes pueden no ser adecuados para la producción de semilla y la producción en otoño-invierno en el Bajío mexicano se vuelve una opción.

Durante los últimos diez años, el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), ha liberado variedades de avena para siembras de temporal con mayor rendimiento de forraje y grano que las utilizadas tradicionalmente y, mayor resistencia al acame. Estos nuevos cultivares son precoces, tolerantes a sequía y enfermedades (Villaseñor et al., 2008). Y aunque superan en rendimiento y tolerancia a la variedad Chihuahua, es importante definir la tecnología de producción, que permita obtener semilla de calidad para el mercado.

En años donde se retrasan las lluvias o se prolongan los periodos de sequía inter o intraestival, el abasto de semilla de avena es insuficiente, lo que es crítico porque no se dispone de tecnología adecuada para la producción de la misma, ni de la delimitación de ambientes con características favorables para la multiplicación de ésta.

La época de siembra define no solo el rendimiento y otros aspectos agronómicos del cultivo, sino también la expresión de algunos atributos de calidad, presencia o ausencia de organismos dañinos en la semilla, por lo que deberá seleccionarse cuidadosamente aquella que permita obtener los mejores rendimientos y calidad (Forsberg y Reeves, 1995). Se asocia con la duración del día, radiación solar y temperatura. Por lo que es importante identificar las zonas más adecuadas para el crecimiento, desarrollo y producción del cultivo. Por esta razón, la fecha óptima debe determinarse en cada localidad, lo que depende del clima y la incidencia de plagas y enfermedades (Berti et al, 2003) entre otros factores.

En un estudio realizado con cebada maltera, se determinó que las mejores fechas de siembra bajo condiciones de riego, estaban comprendidas durante el mes de diciembre, ya que influyen positivamente en dos de los principales componentes de rendimiento y calidad; estos son número de granos por espiga y peso de mil granos (López et al., 2008). Mientras que la época de siembra óptima para la producción de semilla de avena en el Bajío se reporta que va del 20 de noviembre al 31 de diciembre (García et al, 2008).

La densidad de siembra es un factor importante en el manejo del cultivo del que depende la obtención de altos rendimientos; altas dosis de siembra provocan un menor amacollamiento, tallos débiles y propensos al acame, además de mayor demanda de fertilizante. Si no se logra una densidad óptima se pueden inducir incrementos en los costos de producción y menores rendimientos (Solís et al, 2007). El vigor de la semilla es un factor que debe considerarse al momento de determinar la cantidad de semilla a utilizar, ya que como lo indican Braga et al. (2000), las de bajo vigor necesitan mayor densidad de población para obtener rendimientos similares a las semillas con alto vigor.

En trigo se ha observado que el rendimiento se incrementó a partir de 150 a 350 semillas por m²; con cantidades inferiores y superiores a éstas, la producción se reduce considerablemente; mientras que los mayores pesos de mil semillas se registraron en densidades menores y decreció al aumentar la cantidad de plantas por unidad de superficie (Kilic y Gürsoy, 2010)

Ceccon et al. (2004), encontraron en avena que para la expresión del rendimiento de grano, número de panículas m^-2 y peso de mil semillas, la densidad de plantas fue determinante e influyó positivamente; mientras que en el número de granos por panícula su efecto fue negativo.

Limón et al. (2010) mencionan que la dosis de siembra óptima para la producción de grano y forraje en avena, depende de una serie de factores y entre los más importantes se encuentran la calidad de la simiente y el método de siembra (mecánica y al voleo). Recomiendan utilizar 120 kg ha^-1 con semilla de buena calidad para obtener altos rendimientos.

Con base en lo anteriormente expuesto, en la presente investigación se planteó evaluar el rendimiento, la calidad física y fisiológica de la semilla de cuatro variedades de avena, sembradas en tres densidades de población y cuatro fechas de siembra.

Materiales y métodos

Área de estudio

Diseño experimental y manejo

Se establecieron cuatro fechas de siembra (FS) con intervalos aproximados de 15 días (15 de noviembre, 1,15 y 31 de diciembre) en lo sucesivo se denominaran también como FS 1, 2, 3 y 4 respectivamente. El experimento se estableció mediante un diseño de parcelas divididas, con cuatro repeticiones; en la parcela grande se ubicaron cuatro genotipos: Menonita, Karma, Obsidiana y Chihuahua, mientras que en la parcela chica s e colocaron tres densidades de siembra: 60, 90 y 120 kg de semilla ha^-1. Es importante señalar que cada FS se consideró como un ambiente de evaluación.

La unidad experimental comprendió tres surcos de cinco metros de longitud distanciados a 0.75 m, sembrados a doble hilera con una separación de 15 cm entre ellas. La parcela útil fue el surco central. La fertilización empleada fue 75-40-00, se aplicó todo el fertilizante al momento de la siembra; el calendario de riegos se distribuyó de la siguiente manera: 0- 45- 80- 90 días después de la siembra.

Variables evaluadas en campo

La cosecha se realizó de manera mecánica con una trilladora experimental, se limpió la semilla de impurezas, se tomó su peso y humedad de grano; para posteriormente obtener el rendimiento de semilla (RS) de cada tratamiento, expresado en t ha^-1.

Características determinadas en laboratorio

En el laboratorio de semillas del CEBAJ se llevó a cabo la evaluación de la calidad física de la semilla mediante el peso volumétrico (PV) expresado en kg hL^-1, de acuerdo a la metodología propuesta por Moreno (1996). El peso de mil semillas (PMS), se realizó en una báscula electrónica de precisión registrándose en gramos.

La calidad fisiológica se evaluó en el laboratorio de semillas de la División de Estudios de Posgrado e Investigación del Instituto Tecnológico de Roque. Para determinar la capacidad germinativa se aplicó la metodología propuesta por ISTA (2004), a excepción del número de semillas, ya que se utilizaron 25 semillas de cada uno de los tratamientos evaluados, que se colocaron con el eje embrionario en posición vertical y la radícula hacia abajo sobre una línea trazada en la parte central de una toalla de papel húmedo utilizado como sustrato que fue cubierto con otro similar, que se enrollaron en forma de "taco" y se cubrieron con polietileno, para después colocarse en posición vertical dentro de una cámara germinadora Revco (R1-12-1060-ABA) a una temperatura de 20 °C ± 1 °C por un periodo de seis días. Después de este período se evaluaron las plántulas normales, anormales y semillas muertas. La determinación del porcentaje de germinación estándar (GE) se realizó en base al promedio de plántulas normales.

Además, para determinar la longitud de plúmula de germinación estándar (LPGE), se evaluó el largo total de las plúmulas de las plántulas normales provenientes de la prueba de germinación estándar, se registró el promedio de las mediciones que se reportó en centímetros. Asimismo, para evaluar el peso seco de plántula de germinación estándar (PSPGE), después de la evaluación de la germinación y longitud de plúmula, las plántulas normales se separaron del resto de la semilla y se sometieron a secado en estufa marca Felisa (FE-143AD) a 70 °C por 48 h, posteriormente se pesaron en una balanza analítica de precisión (0.0001 g), para lo cual el peso seco total se dividió entre el número total de plántulas normales, registrándose el peso seco en miligramos por plántula.

Análisis estadístico

Los datos obtenidos en la evaluación fueron analizados con el programa Statistical Analysis System y para las variables que mostraron diferencias estadísticamente significativas se realizó la prueba de comparación de medias de Tukey, p≤0.05 (SAS, 2003).

Resultados y discusión

Rendimiento de semilla y calidad física

El análisis de varianza (Cuadro 1), combinado de los cuatro ambientes de evaluación, mostró diferencias significativas (p≤0.01) entre las FS en cuanto al rendimiento y peso volumétrico lo que significa que bajo las condiciones en las que se llevó a cabo este experimento, éstos fueron afectados por las condiciones ambientes prevalecientes durante las épocas de siembra; se esperaba este resultados debido a las variaciones ambientales existentes y a la información sobre otras experiencias, lo cual comprobó el objetivo de analizar el efecto de la FS sobre la producción y calidad de la semilla.

Las variedades (V) fueron el factor que tuvo el mayor número de diferencias en las variables de productividad y calidad física evaluadas, lo que nos señala que estas diferencias estadísticas entre ellas se deben a su constitución genética; cumple con el objetivo de identificar la variedad más productiva. Mientras que las densidades de siembra (DS) permitieron observar diferencias estadísticas (p≤0.01) en el rendimiento y peso volumétrico y al p≤0.05 en el peso de mil semillas; la densidad de población es un factor importante para incrementar los rendimientos unitarios; la comparación de medias nos permitirá determinar cuál es la más adecuada sin que se presente un techo en la respuesta; esto nos muestra que hay una respuesta diferencial debido a las diferentes cantidades de semilla que se emplearon en la evaluación.

La comparación de medias mediante la prueba de Tukey p≤0.05 (Cuadro 2) nos indica que la fecha de siembra del 31 de diciembre obtuvo el rendimiento promedio más alto, estadísticamente diferente a las otras fechas, con 3.99 t ha^-1, mientras que la fechas de siembras del 01 de diciembre y 15 de noviembre fueron estadísticamente iguales; la fecha del 15 de diciembre mostró las condiciones menos favorables para la producción de simiente (2.74 t ha^-1); éste resultado nos indica que a medida que se adelanta la fecha de siembra, las condiciones ambientales son desfavorables para la producción debido a la menor cantidad de horas frio que recibieron los genotipos coincidiendo con Ireta et al. (2007). En general, las fechas de siembra de diciembre influyeron favorablemente en el rendimiento; este comportamiento fue similar al resultado obtenido en cebada maltera por López et al. (2008).

En cuanto al peso volumétrico el mejor comportamiento lo obtuvo la FS del 01 de diciembre mostrando el mayor promedio con 46.19 kg hL^-1. El valor de este atributo está en función de la densidad y características físicas de la semilla (anchura y espesor); además, está asociado con semillas sólidas y pesadas. Las fechas de siembra tardías mostraron una influencia negativa en el PV, ya que se registraron los pesos más bajos; esta disminución se debió a las temperaturas que se presentan durante el periodo de floración a madurez fisiológica, lo que repercutió en el tamaño y peso de la semilla, por lo que el PV se vio afectado; coincidiendo con lo obtenido por Valenzuela et al. (1995). La FS del 31 de diciembre obtuvo el menor PV (Cuadro 2).

En la comparación de variedades se observa que la variedad Obsidiana fue la más productiva con un rendimiento de semilla promedio de 3.79 t ha^-1, coincidiendo con lo obtenido por Leyva et al. (2004); le siguió en importancia Karma y Chihuahua, Menonita posiblemente por ser una variedad precoz fue la que mostró el menor valor (Cuadro 3).

Respecto a las variedades (Cuadro 3) el mayor primavera-verano lo obtuvieron Menonita y Obsidiana con 46.48 kg hL^-1 y 45.75 kg hL^-1 respectivamente; el menor valor fue para Chihuahua con 41.28 kg hL^-1; el PV se relaciona con la densidad del grano y por lo tanto con la textura del endospermo o con el contenido de proteína y estado de salud del mismo. En el peso de mil semillas, la mejor respuesta la obtuvo la variedad Obsidiana con 38.34 g; sin embargo, fue estadísticamente igual a Chihuahua; el menor peso fue registrado en Menonita con 33.78 g. Éstos resultados nos indican que probablemente las semillas de las variedad Menonita por su cielo precoz es más pequeña que la del resto de las variedades, permitiéndole, acomodarse de mejor manera en el recipiente al momento de dejarla caer de manera libre, evitando espacios libres entre las semillas, lo cual coincide con Ayala et al. (2006) y Gutiérrez-García et al. (2006).

Las densidades de siembra de 120 y 90 kg de semilla ha^-1 (Cuadro 4) mostraron el mayor rendimiento promedio de 3.42 t ha^-1; esto nos indica que a mayor densidad mayor rendimiento coincidiendo con Rivera-Reyes et al. (2008) y Medina et al. (2009) la influencia de la densidad de siembra sobre el rendimiento de grano a través del aumento de la producción de espigas por unidad de área, lo que coincide con Turk et al. (2003); sin embargo, se redujo el peso de mil semillas, lo que coincide con los resultados obtenidos por Ceccon et al. (2004), asi como en trigo por Kilic y Gürsoy (2010) y en cebada por González et al. (1993). En este sentido, el utilizar una densidad de población de 90 kg ha^-1 permitiría reducir la recomendación tradicional en 10 kg por unidad de superficie, lo que representa a su vez un ahorro en los costos de producción y por lo tanto una posibilidad de mejorar la rentabilidad del proceso de producción de semilla.

Estas mismas densidades obtuvieron el promedio más alto en cuanto al primavera- verano con 44.78 y 44.34 kg hL^-1 respectivamente y la de menor peso fue la densidad de 60 kg ha^-1 con 43.90 kg hL^-1; se observa que a mayor densidad se presentó un incremento en el peso; caso contrario en lo que respecta al peso de mil semillas en donde se observa que a medida que aumenta la densidad de población, como se esperaba, el peso de la semilla disminuye, por efecto de competencia y tal efecto se observó en la densidad de 60 kg ha^-1 que tuvo semilla de mayor tamaño la cual obtuvo el mayor promedio con 37.46 g y la densidad de 120 kg ha^-1 el menor peso con 35.66 g, coincidiendo este comportamiento con Rivera-Reyes et al. (2008) y Gámez et al. (2007), quienes obtuvieron resultados similares. Esto nos indica que semillas grandes tienden a tener mayor espacio libre entre las semillas al momento de realizar la prueba de peso volumétrico, situación que también fue reportada por Ayala et al. (2006) y Gutiérrez-García et al. (2006).

Los resultados del análisis de varianza (Cuadro 5) de los componentes de calidad fisiológica de semilla de avena mostraron diferencia altamente significativa (p≤0.01) entre las variedades en casi todas las variables evaluadas excepto en longitud de plúmula con el tratamiento de envejecimiento acelerado donde la probabilidad de la diferencia estadistica fue menor (p≤ 0.05). El porcentaje de germinación mostró significancia (p≤ 0.05) en la triple interacción.

Al realizar la comparación de medias (Cuadro 6) la GE fue mayor en Menonita y Obsidiana, ambas con 97.25%, el porcentaje menor lo obtuvo la variedad Chihuahua 94.92%; Obsidiana mostró el valor más alto en LPGE y PSPGE con 9.13 em y 12.28 mg plántula^-1; en estas variables los promedio más bajos se registraron en Karma (8.08 em) y Menonita (9.59 mg plántula^-1) respectivamente.

Con el tratamiento de envejecimiento acelerado , la GEA fue estadísticamente igual en Menonita (71.08), Obsidiana (70.42%) y Karma (66.25%). En la variable LPGEA presentaron un valor mayor a 8.1 cm, mientras que en Chihuahua fue menor a 7.8 cm. En la variable PSPEA, Menonita mostró el valor más bajo (8.8 mg plántula^-1), mientras que, Obsidiana y Chihuahua obtuvieron el mayor peso. Se observa además, que la variedad Chihuahua, fue la más afectada por el tratamiento, pues se redujo en mayor proporción la germinación; Karma no tuvo ninguna reducción en peso seco de plántula y en longitud de plúmula entre los dos tratamientos (sin y con envejecimiento); sólo mostró reducción en la germinación.

En cuanto al tamaño y peso de las semillas, existe controversia del efecto de este atributo sobre la capacidad germinativa y vigor; esta se basa en evidencias que establecen que semillas grandes y pesadas son más vigorosas. Las semillas grandes y pesadas tienen ventajas en el proceso de germinación y en la emergencia en comparación con las semillas más pequeñas; semillas más grandes desarrollan una mayor plúmula y raíz, debido a un mayor endospermo y a una mayor cantidad de nutrientes. En la presente investigación se observó que la variedad con un comportamiento consistente entre la calidad física y fisiológica, lo mostró Obsidiana con un buen peso hectolitrico y mayor peso de mil semillas, lo que se reflejó en la germinación , longitud de plúmula y peso seco de plántula, dicho comportamiento fue similar al obtenido por Guberar y Banaj (1999).

Cuando las variedades fueron sometidas al tratamiento de envejecimiento acelerado, no mostraron un comportamiento uniforme, cada genotipo respondió de manera diferente, debido al estrés al que fueron sometidas, pero todas superaron a Chihuahua en la expresión del número de plántulas normales, porcentaje de viabilidad y longitud de plúmula.

Conclusiones

Las fechas de siembra, variedades y densidades, tuvieron influencia en la productividad y en la calidad física de la semilla. La calidad fisiológica está condicionada por la constitución genética de los genotipos.

Las variedades menos afectadas por la prueba de envejecimiento acelerado fueron Menonita, Obsidiana y Karma, las cuales superaron a Chihuahua, en la expresión de las variables: porcentaje de germinación y longitud de plúmula.

Literatura citada

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