Manejo de fertilización nitrogenada sobre los componentes del rendimiento de triticale*

Management of nitrogen fertilization on yield components of triticale

Elia Ballesteros Rodríguez¹, Edgar Jesús Morales Rosales², Omar Franco Mora², Emmanuel Santoyo Cuevas³, Gaspar Estrada Campuzano² y Francisco Gutiérrez Rodríguez^2§

¹ Universidad Autónoma del Estado de México. Centro Universitario "El Cerrillo", El Cerrillo Piedras Blancas, Toluca, Estado de México. C. P. 50090. Tel. (722) 296 6574. (ely_br_2002@yahoo.com.mx).

³ Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México. Conjunto SEDAGRO S/N Rancho Guadalupe - San Lorenzo, Metepec, Estado de México. C. P. 52140. Tel: 722 232 2641. (esantoyo73@hotmail.com).

* Recibido: octubre de 2014
Aceptado: marzo de 2015

Resumen

La fertilización nitrogenada es uno de los factores de impacto más importantes en el crecimiento y desarrollo de los cultivos de cereales. Esta investigación tuvo como objetivo, determinar el efecto de la aplicación fraccionada de nitrógeno en diferentes estados fenológicos de dos cultivares de triticale (X Triticosecale Wittmack), y su relación con el rendimiento del cultivo y sus componentes. El cultivo se estableció en el municipio de Lerma, Estado de México, durante los ciclos invierno-primavera (I-P) y verano-otoño (V-O) del periodo 2012-2013. Los cultivares evaluados fueron Siglo-TCL21 y Bicentenario, con dos dosis de N en I-P (0 y 150 kg ha^-1), y tres dosis en V-O (0, 150 y 250 kg ha^-1). El nitrógeno (N) fue fraccionado en tres momentos del desarrollo del cultivo: amacollamiento (AM), espiguilla terminal (ET) y hoja bandera (HB). La dosis de 150 fue fraccionada en: ¹/₃ AM, ¹/₃ ET y ¹/₃ HB, ¹/₂ AM y ¹/₂ ET y, todo en AM; la dosis de 250 fue fraccionada en: ²/₅ AM, ²/₅ ET y ¹/₅ HB y, ²/₅ AM y ³/₅ ET. El diseño experimental consistió en un arreglo de bloques completos al azar. El cultivar Bicentenario presentó mayor número de granos y Siglo-TCL21 mayor peso de grano. Con la dosis de N de 250 kg ha^-1 se incrementaron los valores de rendimiento y biomasa en ambos cultivares. Los máximos rendimientos para los cultivares Bicentenario y Siglo-TCL21, se obtuvieron con la dosis de 250 kg ha^-1 cuando ésta se fraccionó en ²/₅ AM y ³/₅ ET.

Palabras clave: X Triticosecale Wittmack, biomasa, fraccionamiento de nitrógeno, rendimiento.

Nitrogen fertilization is one of the most important factors in the growth and development of cereal crops impact. This study aimed to determine the effect of split application of nitrogen in different growth stages of two cultivars of triticale (X Triticosecale Wittmack), and its relationship with crop yield and its components. The culture was established in the village of Lerma, State of Mexico, during the winter-spring cycles (W-S) and summer-autumn (S-A) for the period 2012-2013. The evaluated cultivars were Siglo-TCL21 and Bicentenario with two doses of N in W-S (0 and 150 kg ha^-1) and three doses S-A (0, 150 and 250 kg ha^-1). Nitrogen (N) was fractionated into three stages of crop development: tillering (TI), terminal spikelet (TS) and flag leaf (FL). The dose of 150 was divided into: ¹/₃ TI, ¹/₃ TS and ¹/₃ FL, ¹/₂ TI and ¹/₂ TS and everything in TI; the dose of 250 was divided into: ²/₅ TI, ²/₅ TS and ¹/₅ FL, ²/₅ TI and ³/₅ TS. The experimental design was a randomized complete array blocks. The cultivar Bicentenario showed higher number of grains and Siglo-TCL21 higher weight of grain. With the dose of 250 kg N ha^-1 values and biomass yield in both cultivars increased. Maximum yields for cultivars Bicentenatio and Siglo-TCL21 were obtained with 250 kg ha^-1 when it was fractionated into ²/₅ TI and ³/₅ TS.

Keywords: X Triticosecale Wittmack, biomass, fractionation of nitrogen yield.

Introducción

Se considera que el nitrógeno (N), es el principal factor limitante en la producción agrícola (Kichey et al., 2007) y, al igual que en otros cereales, es también uno de los factores de impacto más importantes en el crecimiento y desarrollo de triticale (X Triticosecale Wittmack). La disponibilidad de N para la planta es indispensable por ser un componente básico de todas las moléculas orgánicas involucradas en el crecimiento y desarrollo vegetal (Salas, 2003). Además, el N es un elemento indispensable para la fotosíntesis; para que las plantas fijen el carbono; para la acumulación de materia orgánica y la producción de rendimientos económicamente atractivos.

Ramírez et al. (2010), sostienen que la disponibilidad de N para los cultivos es, en general, deficiente debido al manejo de suelos y a las pérdidas por lixiviación, por lo que es posible que su aplicación no sea totalmente aprovechada por el cultivo en los estados de mayor requerimiento de este nutriente. Ello ocasiona que para satisfacer la demanda de los cultivos, el N deba agregarse al suelo en grandes cantidades como abono orgánico o fertilizante nitrogenado. Esto resulta relevante considerando el impacto ambiental de la lixiviación de N, que constituye un grave problema en algunos países industrializados (Newbould, 1989), por lo que la implementación de tecnologías de manejo del cultivo que incrementen la eficiencia en el uso de insumos fertilizantes se vuelven esenciales (Parodi, 2003).

Aunque la práctica más utilizada para la aplicación de N es mediante la fertilización en siembra, el empleo de dosis elevadas de N que permitan la expresión del potencial de rendimiento de las variedades existentes en el mercado actual, requiere un manejo cuidadoso y eficiente de la parcialización del nutriente, esto con el fin de minimizar las pérdidas por lixiviación durante el desarrollo del cultivo, así como evitar la contaminación de napas freáticas y su efecto nocivo sobre la salud humana y la sostenibilidad ambiental (Campillo et al., 2007). Las aplicaciones fraccionadas de nitrógeno han sido ampliamente estudiadas en la mejora del rendimiento de grano de cultivos como trigo (Xinkai et al., 2011; Mohammed et al., 2013), maíz (Amanullah y Paigham, 2010), cebada (Cai et al., 2011) y arroz (Sreekala et al., 2010). La importancia del momento de aplicación, además de la dosis de fertilizante empleado, puede también inducir un mejoramiento en la eficiencia de absorción, según investigaciones relacionadas con el cultivo de trigo (Campillo et al., 2007) y cebada (Moreno et al., 2003).

En México, el triticale se encuentra en una etapa de difusión y se presenta como una alternativa del cultivo de maíz y trigo, especialmente en la región de Valles Altos, debido a su mayor tolerancia a bajas temperaturas, sequía, suelos ácidos y alcalinos, plagas y enfermedades en comparación con los cultivos mencionados (Varughese, 1996). Los efectos del fraccionamiento de fertilizante nitrogenado sobre el rendimiento, producción de biomasa, número y peso de grano a fin de formular estrategias de manejo fertilización que maximicen la producción en triticale aún no han sido reportadas, por lo que la presente investigación se planteó como objetivo, determinar el efecto de la aplicación fraccionada de nitrógeno en diferentes estados fenológicos de dos cultivares de triticale (X Triticosecale Wittmack), y su relación con el rendimiento del cultivo y sus componentes.

Descripción del sitio experimental

El experimento se desarrolló en la localidad de Zacamulpa Huitzizilapan, en el municipio de Lerma, Estado de México, México (18° 17' 49''latitud norte, 99° 39' 38'' longitud oeste; 2 750 msnm). El clima de la localidad se clasifica como semifrío sub-húmedo con lluvias en verano, con un rango anual de precipitación de 800 a 1 300 mm y de temperatura de 8 a 14 °C (INEGI, 2009). El área experimental se estableció en un Cambisol (Sotelo et al., 2010), cultivado por más de 10 años con maíz bajo labranza mínima (un pase de barbecho y uno de rastra, 30% de rastrojo). Los cultivos se establecieron en los ciclos invierno-primavera (I-P 2012-2013; E1), bajo condiciones de riego; y verano-otoño (V-O 2013; E2), bajo condiciones de temporal. Previo a la siembra, en el ciclo I-P 2012-2013, se obtuvieron muestras de suelo del área de estudio, para determinar las condiciones de pH, materia orgánica (MO, %), nitrógeno total (N, kg ha^-1), fósforo (P, ppm), potasio (K, ppm), densidad aparente (DA) y clase textural. Todas las variables fueron determinadas bajo los métodos propuestos por la NOM-021-SEMARNAT-2000 (2002).

Actividades de campo y tratamientos

Se evaluaron los cultivares comerciales de triticale Siglo-TCL21 y Bicentenario, liberados por el Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX), en el 2000 y 2009 respectivamente. Los tratamientos de fertilización se describen en el Cuadro 1. Las dosis de N señaladas se complementaron con la aplicación en el amacollamiento de 46-30 unidades de fósforo y potasio (P, K).

La preparación del suelo se realizó con un pase de barbecho y otro de rastra antes de cada ciclo de cultivo. La operación de siembra se hizo manualmente mediante cintas de papel biodegradable con una distancia equidistante entre semillas de 1.5 cm y una densidad de siembra de 333 semillas por m² para ambos experimentos. La parcela experimental consistió en seis surcos de 3 m de largo separados a 0.20 m (3.6 m²); con una distancia entre parcelas de 0.5 m. Se consideró como parcela útil para mediciones un área de 0.4 m² formada por dos surcos centrales de 1 m de longitud. Se efectúo un control de malezas de forma manual durante todo el ciclo del cultivo para evitar la competencia por N aplicado. No se registró la presencia de plagas y/o enfermedades en el cultivo durante el periodo experimental.

Fenología

Con 50% de plantas en la parcela en la misma etapa fenológica, se registró la emergencia (E), amacollamiento (AM), espiguilla terminal (ET), hoja bandera (HB), antesis (ANT) y madurez fisiológica (MF), utilizando la escala de Zadoks et al. (1974). La etapa de ET se identificó mediante observaciones de microscopía digital (mod.44302-B, celestron, USA), de los ápices de plantas cosechadas al azar, dos veces por semana, en cada unidad experimental, cuando la espiga terminó su diferenciación. La MF, se determinó cuando las plantas presentes en cada unidad experimental, habían perdido el color verde característico de cada genotipo en 80% de sus hojas, tallos y espigas (Castañeda, 2006). Todas las etapas fenológicas del cultivo se expresaron tanto en días calendario como en tiempo térmico utilizando una temperatura base (Tb) de 0 °C (Kernich y Halloran, 1996).

Rendimiento de grano y sus componentes

La cosecha se realizó a los 164 días después de la emergencia (DDE) en el E1 y a los 165 DDE en el E2. Para el rendimiento de grano (RG, g m^-2), se cosecharon de forma manual plantas de los dos surcos centrales de cada unidad experimental; y se tomó una muestra de 2 m lineales para determinar el índice de cosecha (IC), número de granos por unidad de área (NG, m^-2) y peso de los granos (PG, mg grano^-1). Las plantas fueron secadas en una estufa de aire forzado a 70 ºC durante 72 h, hasta alcanzar peso constante. La biomasa cosechada se trilló y limpió de forma manual. El IC se calculó como el cociente entre el peso de grano y el peso total de las plantas, sin incluir las hojas que tuvieron abscisión; el RG se calculó determinando el peso de la semilla cosechada (g) y dividiéndolo entre la superficie cosechada (m²); el PG se calculó multiplicando el promedio de cuatro muestras de 100 granos (mg) de cada parcela por 1000, y dividiéndolo entre 100; el NG se calculó como el cociente entre el RG y PG por 1000; por último, la biomasa a madurez fisiológica (g m^-2) se calculó determinando el peso seco (g) de las plantas cosechadas y dividiéndolo entre la superficie cosechada (m²).

Diseño experimental y análisis estadístico

Se empleó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones. Los datos obtenidos fueron analizados mediante un análisis de varianza (ANOVA) para cada experimento, de manera individual y combinada, usando software Statistical Analysis System (SAS) V.6.12, USA). Todos los parámetros fueron probados por significancia entre tratamientos (p< 0.05). Cuando se encontraron diferencias significativas, se utilizó la diferencia mínima significativa honesta (DMSH) para determinar la diferencia entre medias. Las relaciones entre variables se obtuvieron mediante análisis de regresión y se ajustaron a modelos lineales, bilineales o sigmoideos.

Resultados y discusión

Propiedades físico-químicas del suelo

La clase textural del suelo se clasificó como franco arenosa, con 6.6 de pH y contenidos de 6.7% de MO, 35 kg ha^-1 de N, 123 ppm de P y 564 ppm de K. Según la determinación de la fertilidad del suelo de la NOM-021-SEMARNAT-2000 (2002), este se clasifica como neutro, con niveles medios de materia orgánica y nitrógeno inorgánico, y niveles altos de fósforo y potasio.

Fenología y condiciones climáticas

La suma térmica promedio necesaria para cumplir los períodos de emergencia-hoja bandera, hoja bandera-antesis y antesis-madurez fisiológica de los cultivares en los dos experimentos se muestra en la Figura 1. Los requerimientos térmicos del cultivo a MF en el E1, fueron de 2 137 ºCd y 2 307 ºCd para el E2, esto refleja poca variación en la fenología de los cultivares de triticale en los dos ciclos experimentales.

Las condiciones de precipitación y temperatura durante el periodo experimental se muestran en la Figura 2. Se puede apreciar que, con la excepción de la temperatura máxima promedio, las condiciones ambientales resultaron contrastantes para los ciclos de cultivo, esto confirma los datos de constantes climáticas para la zona presentados por INEGI (2009).

Rendimiento de grano y componentes del rendimiento

El número de granos y la biomasa a madurez fisiológica fueron los componentes que tuvieron una asociación clara y concisa con el rendimiento en los dos ciclos experimentales (Figura 3). Estas relaciones se han presentado en investigaciones con otros cereales. Arisnabarreta y Miralles (2006), estudiaron el efecto del N aplicado en el rendimiento de grano y sus componentes en cebada de dos y seis carreras. En ambos tipos de cebada, las variaciones en el rendimiento de grano fueron explicadas por cambios en el número de granos por unidad de área más que por diferencias en el peso de grano. Por otra parte, Abeledo et al. (2003), reportaron que el rendimiento de grano en trigo se asoció con el número de granos, que fue dependiente de las espigas por m² y del número de granos por espiga, también reportaron que la biomasa a madurez fisiológica explicó los cambios en el rendimiento.

Efecto del fraccionamiento de nitrógeno sobre los componentes del rendimiento

Se observó una respuesta distinta del RG ante los tratamientos de fertilización nitrogenada en los dos ciclos experimentales (Figura 4). Siglo-TCL21, fue el cultivar que tuvo la mayor respuesta al incremento de la dosis de N; con 250 kg ha^-1, presentó el mayor RG (Figura 4b). Los máximos rendimientos de 5.58 t ha^-1 para Bicentenario y 5.74 t ha^-1 para Siglo-TCL21, se obtuvieron con 250 kg ha^-1, cuando el nitrógeno se fraccionó ²/₅ AM y ³/₅ ET (N6, Figura 4b); sin embargo, no se encontraron diferencias significativas con la aplicación fraccionada en tres etapas del cultivo, ²/₅ AM, ²/₅ ET y ¹/₅ HB (N5, Figura 4b). Los resultados confirman lo reportado por Stephen et al. (2005), donde no hubo respuesta del rendimiento de grano de trigo a cantidades iguales de fertilizante aplicado en diferentes etapas de crecimiento, en 17 de 19 experimentos.

Ya que el N fue aplicado en una, dos ó tres fracciones en AM, ET y HB, es posible que otros fraccionamientos del N resulten en respuestas diferentes, ya que no se ha cuantificado la respuesta al N aplicado en diferentes etapas de desarrollo del cultivo. Las aplicaciones a la siembra, por ejemplo, han sido cuantificadas como de baja eficiencia, debido a que el N está disponible cuando las necesidades del cultivo son limitadas y el riesgo de pérdida por lixiviaxión o desnitrificación es mayor. En estudios realizados en trigo por Brian et al. (2007), se mostraron mayores rendimientos cuando el N fue aplicado en tres etapas (pre-siembra, amacollamiento y post-antesis) comparados con dos aplicaciones (pre-siembra y amacollamiento), y una aplicación (pre-siembra).

En contraste, Tilahun Gelato et al. (2008), reportaron para trigo que, dos aplicaciones de N en siembra y amacollamiento resultaron en rendimientos significativamente mayores. Otros estudios concluyeron que la aplicación temprana de N (siembra y seis hojas), crea un mayor potencial de rendimiento que el N fraccionado en cuatro etapas (siembra, embuche, espigamiento y antesis) (Nel y Dijkhuis, 1990). Estas diferencias pueden explicarse por la respuesta al manejo del nitrógeno, determinado principalmente por la dosis de aplicación, momento de aplicación, fuente y forma de aplicación, además de las condiciones del suelo, clima y manejo del riego (Alva, 2004; Zebarth y Rosen, 2007).

La falta de respuesta de los cultivares al fraccionamiento de N en las diferentes etapas de aplicación, puede indicar que el N estuvo presente en las etapas de mayor demanda de este nutriente (amacollamiento, espiguilla terminal y hoja bandera), es decir, la falta de respuesta puede ser atribuida a la sincronía entre el tiempo de mayor demanda de N por el cultivo y el tiempo de disponibilidad de suficiente N para el crecimiento del cultivo en las diferentes etapas. Zafar y Muhammad (2007), reportaron que la sincronización entre la aplicación de N y la demanda del nutriente por el cultivo, especialmente en áreas con altas precipitaciones dónde la lixiviación de nitratos es común, mejoró el rendimiento de grano.

Número de granos

Estos resultados son similares a los obtenidos en trigo por Nel y Dijkhuis (1990), donde el fraccionamiento de N en diferentes etapas (200 kg ha^-1 de N en siembra, embuche, espigamiento y antesis), resultó en un menor NG que cuando el N se fraccionó en dos aportes (siembra y seis hojas). A su vez, en colza, Tamagno et al. (1999), reportaron mayor número de granos por m², cuando el N fue fraccionado en dos y tres etapas del cultivo, que en una sola aplicación (siembra). La mejor respuesta del cultivo a dosis de N repartidas en dos o tres aportes a lo largo de su ciclo de crecimiento, en comparación a la aplicación del N en sólo una etapa o dos aplicaciones tempranas, probablemente sea consecuencia de una mayor pérdida del N por lixiviación y volatilización.

Peso de grano

En el E2 se obtuvieron mayores PG que en el E1(Figura 6). En el ciclo I-P, (Figura 6a), el N fraccionado mostró PG similares en los tratamientos con aplicaciones en uno o dos aportes. Para el ciclo V-O, no se observaron diferencias en el PG de los cultivares cuando el N se fraccionó en dos o tres aportes con dosis de 250 kg ha^-1 (Figura 6b); los mayores PG se obtuvieron en el cultivar Siglo-TCL21, en los tratamientos N5 y N6, que fueron similares al PG obtenido en el tratamiento N4. El cultivar Siglo-TCL21, mostró mayor PG con el fraccionamiento de N en tres aportes (N5), con dosis de 250 kg ha^-1; sin embargo, no hubo diferencia con la aplicación de N en dos aportes (N6). El menor PG, se obtuvo con el cultivar Bicentenario con dosis de 0 kg ha^-1; sin embargo, este fue estadísticamente similar a la mayoría los tratamientos con excepción del N5 (Figura 3b). Esto confirma lo reportado en trigo por Lerner et al. (2013), donde no se presentron diferencias significativas en el peso de 1000 granos cuando el N fue aplicado en dos etapas.

Biomasa a madurez fisiológica

Para ambos ciclos experimentales, la producción de biomasa a madurez fisiológica se incrementó en función del aumento de la dosis de fertilización nitrogenada (de 491 a 864 g m^-2 en el E1 y de 535 a 1527 g m^-2 en el E2). En el E2, con dosis de N comparables, la producción de biomasa fue mayor que en el E1 (Figura 7). En el E1, la mayor producción de biomasa a MF fue del cultivar Siglo-TCL21, con 150 kg ha^-1, fraccionado en ½ AM y ½ ET; sin embargo, no se encontraron diferencias significativas cuando el N se aplicó todo en AM o se fraccionó en tres aplicaciones (¹/₃ AM, ¹/₃ ET y ¹/₃ HB); la producción de biomasa en ambos cultivares no presentó diferencias significativas entre los tratamientos con dosis de 0 y 150 kg ha^-1 (Figura 7a). En la Figura 7b, se observa que para los tratamientos con dosis de 150 kg ha^-1 en ambos cultivares, la producción de biomasa fue similar cuando el N se aplicó en una, dos o tres fracciones. La mayor producción de biomasa a MF, fue la del cultivar Siglo-TCL21 con 250 kg ha^-1, fraccionado en ²/₅ AM, ²/₅ ET y ¹/₅ HB, tratamiento superior en 17% a la producción de biomasa del cultivar Bicentenario para ese mismo tratamiento. El incremento en la producción de materia seca con el aumento de la dosis de aplicación de N, ha sido reportado en trigo por diversas investigaciones (Oscarson, 2000; Adjetey et al., 2001).

Conclusiones

La disponibilidad de N genera una respuesta positiva en el rendimiento y biomasa de triticale.

Cuando todo el N se aplica en la etapa de amacollamiento, no se justifican posteriores fraccionamientos del fertilizante.

Se considera que el aprovechamiento del nitrógeno disponible y, por ende, la respuesta del cultivo a la fertilización, están asociados principalmente, a las condiciones climáticas del ciclo de cultivo.

Agradecimientos

Esta investigación fue desarrollada bajo los auspicios del proyecto 3091/2011 de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM), y financiada por beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), de México. Los materiales vegetativos fueron proporcionados por el Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX).

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