Rendimiento de semilla, y sus componentes en frijol flor de mayo en el Centro de México

Seed yield and its components in flor de mayo bean in Central Mexico

Edwin J. Barrios–Gómez¹ , Cándido López–Castañeda¹, Josué Kohashi–Shibata^2*, Jorge A. Acosta–Gallegos³, Salvador Miranda–Colín¹ y Netzahualcóyotl Mayek–Pérez⁴

¹ Genética. Campus Montecillo, Colegio de Postgraduados. 56230. Km. 36.5 Carretera México–Texcoco, Estado de México. *Autor responsable: (edwinb78@colpos.mx)

² Botánica, Campus Montecillo, Colegio de Postgraduados. 56230. Km. 36.5 Carretera México–Texcoco, Estado de México.

⁴ Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional. 77810. Boulevard del Maestro, s/n esquina Elias Piña, Colonia Narciso Mendoza, Reynosa, Tamaulipas, México.

Recibido: Septiembre, 2009.
Aprobado: Abril, 2010.

RESUMEN

En el Centro de México el frijol (Phaseolus vulgaris L.) tipo Flor de Mayo (FM) es uno de los tipos comerciales de mayor demanda. El objetivo del presente estudio fue caracterizar variedades de frijol del tipo FM por su rendimiento de semilla y componentes de rendimiento en condiciones de riego y secano. Durante el ciclo primavera–verano de 2007 se diseñaron tres experimentos en bloques completos al azar: uno en Celaya con riegos de auxilio (punta de riego), estado de Guanajuato, y uno en riego y otro en secano en Montecillo, Estado de México. Se evaluaron ocho variedades del tipo FM y la variedad Michoacán 128, del estado de Michoacán, México; todas de hábito indeterminado tipo III. Hubo diferencias altamente significativas para ambientes, variedades, pero no para la interacción ambiente×variedad. En promedio de ambientes Celaya presentó los rendimientos de semilla más altos, seguido por Montecillo en riego. En promedio de variedades por ambientes, FM Noura, Anita y M38 produjeron mayor rendimiento de semilla, biomasa aérea final, vainas y semillas normales y peso de 100 semillas (p<0.01). Michoacán 128 presentó los más bajos valores para rendimiento de semilla y sus componentes. El rendimiento de semilla se asoció con biomasa aérea final (R² = 0.99**), vainas normales (R² = 0.76**), semillas normales (R² = 0.71*) y peso de 100 semillas (R² = 0.6*). Las variedades de más reciente liberación presentaron mayor rendimiento de semilla y de sus componentes, y biomasa aérea final (p<0.01).

Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., hábito de crecimiento tipo III, rendimiento de semilla, riego, secano.

In central México, Flor de Mayo (FM) bean (Phaseolus vulgaris L.) is one of the most highly demanded commercial types. The objective of this study was to characterize FM type bean varieties for their seed yield and yield components under irrigation and rainfed conditions. During the spring–summer cycle of 2007, three experiments were designed in completely randomized blocks: one in Celaya, state of Guanajuato, with supplementary irrigation (single early irrigation), and one in Montecillo, Estado de México, under rainfed conditions. Eight FM varieties and the variety Michoacán 128 from the state of Michoacán, México, were evaluated. All varieties were of type III indeterminate growth habit. There were highly significant differences for environments and varieties, but not for the environment× variety interaction. On average, the environments of Celaya resulted in higher seed yields, followed by Montecillo under irrigation. On average, environment × variety (FM Noura, Anita and M38) produced higher seed yield, final aerial biomass, normal pods and seeds, and weight of 100 seeds (p<0.01). Michoacán 128 showed the lowest values for seed yield and its components. Seed yield was associated with final aerial biomass (R²=0.99**), normal pods (R²=0.75**), normal seeds (R²=0.71) and weight of 100 seeds (R²=0.6*). The most recently released varieties showed higher seed yield and values of its components, as well as final aerial biomass (p<0.01).

Key words: Phaseolus vulgaris L., type III growth habit, seed yield, irrigation, rainfed.

INTRODUCCIÓN

En México, el frijol (Phaseolus vulgaris L.) se cultiva en promedio en 2.3 millones ha, con una producción anual de 1.12 millones t. El 20 % de la superficie se siembra en riego con rendimientos de 1442 kg ha^–1 y 80 % en secano (S) con promedios de 500 kg ha^–1. Los bajos rendimientos en S se deben principalmente a periodos de sequía intermitente en el ciclo primavera–verano (PV) (SAGARPA, 2008). Este problema se agudiza en áreas con suelos pobres (Acosta–Gallegos et al., 2000) y altas temperaturas. Más de las tres cuartas partes de la superficie sembrada en S se establece en PV en el Altiplano Mexicano, donde la sequía intermitente es el principal factor limitante del rendimiento. La respuesta de las plantas a la sequía depende de la etapa fenológica en la que ocurra. La fenología es una de las características más importantes para la adaptación del frijol a las zonas de S donde se requiere un rápido desarrollo del cultivo (Turner, 1979; Acosta–Gallegos et al., 2000). Otras características favorables de la planta para la adaptación del frijol a la sequía o temporal errático son el tamaño de la semilla, el hábito de crecimiento y el sistema radical (Terán y Singh, 2002), así como la acumulación de biomasa y la tasa de movilización de fotoasimilados de ramas y tallo hacia la semilla (Rosales–Serna et al., 2004). Además, la selección de plantas con resistencia a plagas y a enfermedades foliares y radicales debe integrarse en los programas de mejoramiento (Singh et al., 2007). Las variedades de frijol tipo Flor de Mayo (FM) usadas en el presente estudio se han incluido en muchas investigaciones; sin embargo, no se ha determinado el avance de su mejoramiento en conjunto, y la hipótesis es que las variedades de más reciente liberación tienen mayor rendimiento. El objetivo del presente estudio fue caracterizar un grupo de variedades de frijol del tipo FM, por su rendimiento de semilla en condiciones de riego y secano.

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización de los experimentos

Se establecieron tres experimentos en el ciclo PV 2007; uno en punta de riego en el Campo Agrícola Experimental del Bajío, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), en Celaya, estado de Guanajuato, México (20° 34' N y 100° 50' O y 1765 m, altitud); y otros dos riego (R) y secano (S) en el Campo Agrícola Experimental del Colegio de Postgraduados en Montecillo, Estado de México, México (19° 21' N y 98° 55' O y 2250 m). En adelante dichos ambientes serán referidos como Celaya, Montecillo R y Montecillo S.

Se usaron ocho variedades de frijol tipo FM utilizadas en siembras de R y S en la región templada subhúmeda; además se incluyó el material criollo Michoacán 128 (Cuadro 1).

Diseño experimental

Para los tres experimentos el diseño fue de bloques completos al azar con cuatro repeticiones; la unidad experimental consistió de dos surcos de 0.80 m de separación y 4 m de longitud. En Celaya se aplicó un riego antes de la siembra (3 de abril de 2007) en hileras en el fondo del surco; 15 d después de la siembra (dds) se aclareó para ajustar la población a 150 000 plantas ha^–1. Por la falta de lluvia en Celaya, se aplicaron tres riegos complementarios a los 20 (etapa vegetativa), 55 y 65 dds (plena y final de la floración), por lo que se consideraría como punta de riego. Los experimentos en Montecillo se sembraron el 12 de abril de 2007; en el de R se aplicó agua según las necesidades del cultivo y en S se aplicó un riego hasta los 24 dds (25 d antes del inicio de la floración). El desarrollo posterior de las plantas dependió de la lluvia.

Variables registradas

Las variables fenológicas registradas fueron días a inicio de floración (IF) y días a madurez fisiológica (MF). Una vez alcanzada la madurez fisiológica se cosecharon todas las plantas en un 1.0 m lineal (0.8 m²) en cada unidad experimental para determinar el rendimiento de semilla (g m^–2) y sus componentes [vainas normales m^–2, semillas normales m^–2, semillas vaina^–1y peso de 100 semillas (g)] y la biomasa aérea final (g m^–2).

Contenido hídrico edáfico

El contenido hídrico edáfico en Celaya alcanzó un nivel cercano al porcentaje de punto de marchitez permanente (PMP) en las profundidades de 0–20 y 20–40 cm entre los 40 y 55 dds, periodo en el que ocurrió la floración. Después del segundo y tercer riego de auxilio (55 y 65 dds), el contenido de humedad en el suelo aumentó y se mantuvo cercano a la capacidad de campo (CC) hasta la madurez, dentro de los límites de la humedad aprovechable, debido a la gran cantidad de lluvia al final del ciclo. En Montecillo R el contenido hídrico edáfico a las profundidades de 0–20, 20–40 y 40–60 cm se mantuvo cercano a la CC durante el ciclo del cultivo. En Montecillo S el contenido de humedad fue menor al PMP en la profundidad de 0–20 cm entre 35 y 70 dds, y en la profundidad de 20–40 cm entre 56 y 70 dds. La floración coincidió con el periodo de más bajo contenido hídrico edáfico en la profundidad de 0–20 cm (datos no mostrados).

Las temperaturas máximas y mínimas promedio del aire y la precipitación mensual acumulada se obtuvieron de las estaciones meteorológicas del INIFAP y del Colegio de Postgraduados, ubicadas a 200 m de los sitios experimentales (Figura 1).

Análisis estadístico

El análisis de varianza se hizo para todas las variables medidas individualmente con SAS (2000) como bloques completamente al azar (Y_ij=μ+T_i+B_j+E_ij) y en forma combinada como serie de experimentos (Y_ijk=μ+L_i+T_i+LT_ij+B_(i)j+E_ijk); para determinar las diferencias entre ambientes (L), variedades (T), y la interacción ambiente×variedad (cL*T). La prueba de diferencia mínima significativa honesta, Tukey (DSH, p<0.05) se usó para comparar medias de tratamientos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La temperatura óptima para el crecimiento del frijol es 25°C (Masaya y White, 1991) y la temperatura base 8°C (Barrios–Gómez y López–Castañeda, 2009). Para los ambientes, la temperatura máxima promedio 31.7°C en Montecillo y en Celaya 28.1°C (Figura 1) fueron mayores que la óptima para el crecimiento del frijol. Las altas temperaturas máximas en el período de mayor deficiencia hídrica edáfica favorecieron un alto grado de estrés en las plantas, lo cual concuerda con lo indicado por White y Singh (1991) y Wang et al. (2006).

La temperatura mínima promedio para Montecillo de 5.3°C (Figura 1) fue menor que la temperatura base de frijol; sin embargo, no se observaron daños en las láminas foliares de las plántulas. Estos resultados coinciden con los publicados por Machado et al. (2006) y Barrios–Gómez y López–Castañeda, (2009) de que todavía hay crecimiento sin daño a temperaturas entre 4 y 10°C. En Celaya, la temperatura mínima promedio (11.9°C) fue mayor que la temperatura base, lo que favoreció un rápido desarrollo de la planta. La distribución irregular de la lluvia se reflejó en un bajo contenido hídrico edáfico en el ambiente de Montecillo S, con niveles de humedad inferiores al PMP de 0–20 y 20–40 cm; y en Celaya muy próxima al PMP en la profundidad de 0 a 20 cm. Según Halterlein (1983), aproximadamente el 50 % de la densidad radical y la acumulación de materia seca en las raíces del frijol se localizan hasta una profundidad de 30 cm.

Inicio de floración y madurez fisiológica

En el análisis combinado en serie de experimentos se detectó diferencias (p<0.01) entre ambientes, entre variedades, variedades dentro de ambientes y en la interacción ambientes × variedades. Los ambientes de Celaya y Montecillo S presentaron menos días a inicio de la floración y madurez fisiológica que el de Montecillo R (Cuadro 2), porque la duración de las fases vegetativa y reproductiva se acortó por la menor disponibilidad de humedad en el suelo (Rosales–Serna etal., 2004b; Muñoz–Perea etal., 2007) y mayor temperatura (Singh, 2006). En los tres ambientes, FM Bajío y Corregidora mostraron la floración más temprana mientras que FM Anita y Michoacán 128 fueron las más tardías. FM Bajío, RMC y Corregidora fueron las primeras y FM Anita y M38 fueron las últimas en alcanzar la madurez (Cuadro 2). Las variedades antiguas y de reciente liberación mantienen el número de días a floración y madurez fisiológica en un intervalo de 50 a 57 d, y 105 a 110 d, pero FM Bajío fue una variedad muy precoz (Acosta–Díaz et al., 2004).

Rendimiento de semilla y sus componentes entre experimentos y genotipos

La interacción ambiente×variedad no fue significativa para rendimiento de semilla y sus componentes, y biomasa aérea final por lo que las variedades tuvieron un comportamiento similar en los diferentes ambientes. El análisis combinado de los tres ambientes mostró con más detalle el comportamiento de cada variedad. Hubo diferencias altamente significativas (p<0.01) entre ambientes para la mayoría de las variables, a excepción del número de vainas m^–2 que sólo fue significativo (p<0.05). En variedades hubo diferencias altamente significativas (p<0.01) para todas las variables medidas; pero no hubo interacción entre ambiente×variedad. El análisis por ambientes mostró que en Celaya hubo (p<0.01) mayor rendimiento de semilla, biomasa aérea final, semillas normales m^–2, semillas vaina^–1 y peso de 100 semillas que en Montecillo S, así como mayor rendimiento de semilla, semillas normales m^–2 y semillas vaina^–1 que en Montecillo R (Cuadro 3).

El mayor rendimiento de semilla producido en Celaya respecto a Montecillo R y S, se debió a que las plantas se recuperaron del estrés hídrico edáfico en el periodo de inicio de floración después de la aplicación de tres riegos de auxilio, además de las lluvias de temporal. La disponibilidad de humedad durante la floración y el llenado de la semilla contribuyó a la formación de más semillas normales y más grandes (Singh, 2006; Muñoz–Perea et al., 2007). Las variedades FM Noura, Anita y M38 produjeron mayor rendimiento de semilla que las otras variedades. Su alto rendimiento de semilla estuvo asociado con la producción de biomasa aérea final, vainas normales m^–2, semillas normales m^–2, semillas vaina^–1 y peso de 100 semillas, excepto en la variedad FM M38 que tuvo significativamente menor número de semillas vaina^–1 que FM Noura y Anita (Cuadro 3). Nótese que las variedades de reciente liberación tuvieron mejores rendimientos de semilla, excepto FM M38, variedad relativamente antigua pero con buen comportamiento en este estudio. Aparentemente, en las nuevas variedades los criterios de selección han sido biomasa aérea final y el rendimiento de semilla y sus componentes. Resultados comparables de variedades similares fueron reportados por Wang et al. (2006) y Singh (2006). La variedad Michoacán 128 produjo el rendimiento de semilla más bajo; así como de biomasa aérea final y peso de 100 semillas (Cuadro 3).

El rendimiento de semilla mostró una asociación positiva y significativa (p<0.01) con el número de vainas normales m^–2 (Figura 2A) y semillas normales m^–2 (Figura 2B), la biomasa aérea final (Figura 2C) y el peso de 100 semillas (Figura 2D); confirmando que el rendimiento, sus componentes y la biomasa aérea final pueden usarse en la selección de variedades sobresalientes de frijol (Rosales–Serna et al., 2004). Ramírez–Vallejo y Kelly (1998) informan que en frijol una alta biomasa aérea está asociada con mayor producción de fotoasimilados que se translocan a las vainas y semillas incrementando el rendimiento.

CONCLUSIONES

Las variedades de reciente liberación FM Noura y Anita y la variedad antigua M38 mostraron el mayor rendimiento de semilla en promedio de los tres ambientes, lo cual estuvo relacionado con alta biomasa aérea final, vainas normales m^–2, semillas normales m^–2 y peso de 100 semillas. La biomasa aérea final estuvo estrechamente relacionada con el rendimiento de semilla.

AGRADECIMIENTOS

LITERATURA CITADA

Acosta–Díaz E., C. Trejo–López, L. Ruiz–Posadas, S. Padilla–Ramírez, y J. A. Acosta–Gallegos. 2004. Adaptación del frijol a sequía en la etapa reproductiva. Terra 22: 49–58.        [ Links ]

Acosta–Gallegos J. A., R. Rosales–Serna, R. Navarrete–Maya, y E. López–Salinas. 2000. Desarrollo de variedades mejoradas de frijol para condiciones de riego y temporal en México. Agric. Téc. Méx. 26: 79–98.        [ Links ]

Barrios–Gómez E. J., y C. López–Castañeda. 2009. Temperatura base y tasa de extensión foliar. Agrociencia 43: 29–35.        [ Links ]

Halterlein A. J. 1983. Bean. In: Teare I. D., and M. M. Peet (eds). Crop–Water Relations. Wiley Pub., New York. pp: 157–185.        [ Links ]

Machado N. N. B., P. M. Regina, A. B. Gatti, and V. J. Mendes. 2006. Temperature effects on seed germination in races of common beans (Phaseolus vulgaris L.). Acta Sci. Agron. 28: 155–164.        [ Links ]

Masaya P., and J. W. White. 1991. Adaptation to photoperiod and temperature. In: Schoonhoven A. V., and O. Voysest (eds). Common Beans: Research for Crop Improvement. C. A. B. Intl. U. K. and CIAT, Cali, Colombia. pp: 445–500.        [ Links ]

Muñoz–Perea C. G., H. Terán, R. G. Allen, J. L. Wright, D. T. Westermann, and S. P. Singh. 2007. Selection for drought resistance in dry bean landraces and cultivars. Agron. J. 99: 1458–1462.        [ Links ]

Ramirez–Vallejo P., and J. D. Kelly. 1998. Traits related to drought resistance in common bean. Euphytica 99: 127–136.        [ Links ]

Rosales–Serna R., J. Kohashi–Shibata, J. A. Acosta–Gallegos, C. Trejo–López, J. Ortiz–Cereceres, and J. D. Kelly. 2004. Biomass distribution, maturity acceleration and yield in drought–stressed bean cultivars. Field Crops Res. 85: 203–211.        [ Links ]

SAGARPA. 2008. Servicio de información y estadística agroalimentaria y pesquera, Anuario estadístico de la producción agrícola. http://www.siap.org/Anuarios/Agricolas.DDR (Consultado en agosto, 2008).        [ Links ]

Singh P. S. 2006. Drought resistance in the Race Durango dry bean landraces and cultivars. Crop Sci. 46: 2111–2120.        [ Links ]

Singh S. P., H. Terán, M. Lema, D. M. Webster, C. A. Strausbaugh, P. N. Miklas, H. F. Schwartz, and M. A. Brick. 2007. Seventy–five years of breeding dry bean of the western USA. Crop Sci. 47: 981–989.        [ Links ]

Statistical Analysis System, Versión 8 para Windows (2000). SAS Institute Inc., Cary, NC, USA.        [ Links ]

Terán H., and S. P. Singh. 2002. Comparison of sources and lines selected for drought resistance in common bean. Crop Sci. 42: 64–70.        [ Links ]

Turner, N. C. 1979. Drought resistance and adaptation to water deficit in crop plants. In: Mussell H., and R. C. Staples (eds). Stress Physiology in Crop Plants. Jonh Wiley and Sons. New York. pp: 343–372.         [ Links ]

Wang J., Y. T. Gan, F. Clarke, and C. L. McDonald. 2006. Response of chickpea yield to high temperature stress during reproductive development. Crop Sci. 46: 2171–2178.         [ Links ]

White J. W., and S. P. Singh 1991. Breeding for adaptation to drought. In: Schoonhoven A. V., and O. Voysest (eds). Common Beans: Research for Crop Improvement. C. A. B. Intl. U. K. and CIAT, Cali, Colombia. pp: 501–560.        [ Links ] ]]> 2004 22 49-58 2000 26 79-98 2009 43 29-35 1983 157-185 2006 28 155-164 1991 445-500 2007 99 1458-1462 1998 99 127-136 2004 85 203-211 SAGARPA 2008 2006 46 2111-2120 2007 47 981-989 2000 2002 42 64-70 1979 343-372 2006 46 2171-2178 1991 501-560