Calidad de la semilla de trigo de temporal en función del ambiente de producción*

Quality of rainfed wheat seed depending on the production environment

Rogelio Fernández Sosa¹, Aquiles Carballo Carballo², Héctor Eduardo Villaseñor Mir^3§ y Adrián Hernández Livera²

¹ Sitio Experimental Tlaxcala-INIFAP. Carretera Tlaxcala-Chiautempan, km 2.5. Col. Industrial, Tlaxcala. Tel: 246 46 46 799. (fernandez.rogelio@inifap.gob.mx).

³ Campo Experimental Valle de México-INIFAP. Carretera los Reyes-Texcoco, Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. §Autor para correspondencia: villasenor.hector@inifap.gob.mx.

* Recibido: febrero de 2015
Aceptado: junio de 2015

Resumen

En México se emplea 15% de la producción de trigo como semilla. La capacidad de las semillas para germinar y producir una planta normal, es el principal atributo para evaluar su calidad. Este estudio se realizó, en virtud de la importancia de la calidad física y fisiológica de la semilla, y la posibilidad de optimizar ambas características mediante el manejo agronómico. El material genético fue proporcionado por el Programa de Trigo del INIFAP. La semilla utilizada en laboratorio provino de 14 variedades sembradas en 2012 bajo condiciones de temporal en 11 ambientes de producción, en las que, adicionalmente se evaluó el tratamiento de fungicida. La calidad física se determinó mediante la evaluación de peso volumétrico y peso de mil semillas; la calidad fisiológica fue evaluada en laboratorio e invernadero, a partir de las variables: germinación, plántulas anormales, semillas sin germinar, velocidad de emergencia, longitud de plántula, peso seco de plántula y vigor. La interacción localidad x variedad x fungicida mostró diferencia altamente significativa para todas las variables, excepto longitud y peso seco de plántula. La variedad NANA F2007 presentó el mayor peso volumétrico (75.2 kg hL^-1 ). Las localidades que favorecieron la expresión de un mayor peso volumétrico fueron Coatepec y Juchitepec. El peso de mil semillas fue mayor con la variedad MAYA S2007 en Huamantla, con aplicación de fungicida. En la mayoría de las variables evaluadas la aplicación con fungicida superó al tratamiento sin aplicación. El ambiente de producción, la variedad y la aplicación de fungicida, influyeron de manera positiva en la calidad física y fisiológica de las semillas.

Palabras clave: Triticum aestivum L., calidad física y fisiológica de la semilla, germinación, invernadero ambiente de producción, laboratorio.

In Mexico, 15% of wheat production is used as seed. The ability of seeds to germinate and produce a normal plant is the main attribute to assess their quality. This study was conducted under the importance of physical and physiological seed quality, and the ability to optimize both traits by agronomic management. The genetic material was provided by the Wheat Program INIFAP. The seed used was from 14 laboratory varieties, grown in 2012, under rainfed conditions in 11 production environments, in which additionally, the fungicide treatment was evaluated. The physical quality was determined by evaluating volumetric weight and kernel weight; the physiological quality was evaluated in laboratory and greenhouse, from the variables: germination, abnormal seedlings, seeds without germinating, emergence speed, seedling length, seedling dry weight and vigour. The interaction locality x variety x fungicide showed highly significant differences for all the variables, except length and dry weight of seedlings. The variety NANA F2007 had the highest volumetric weight (75.2 kg hL^-1). The localities that favoured the expression of a higher volumetric weight were Coatepec and Juchitepec. The weight of thousand seeds was higher with the variety MAYA S2007 in Huamantla, with application of fungicide. In most of the variables evaluated, by applying fungicide, the treatment exceeded the control with no application. The production environment, variety and fungicide application, influenced positively in the physical and physiological seed quality.

Keywords: Triticum aestivum L., greenhouse production environment, germination, laboratory, physical and physiological seed quality.

Introducción

El trigo ocupa el segundo lugar en el mundo en producción después del maíz, de la cual alrededor de 75% del volumen de su producción se emplea de manera directa para consumo humano (IERAL, 2012), 15% para consumo animal y el resto se utiliza como semilla (FAO, 2012). El rendimiento promedio a nivel mundial en 2011 fue de 2.8 t ha^-1 (Banco Mundial, 2012).

La semilla es una unidad reproductiva compleja que se forma a partir del óvulo vegetal, después de la fertilización (Doria, 2010). La capacidad de las semillas para germinar y producir una planta normal, es el principal atributo a considerar para evaluar su calidad que comprende una serie de características que determinan su valor para la siembra; dentro de los más relevantes están pureza genética, y calidad física, fisiológica, y sanitaria (McDonald, 1985; Marcos Filho 1994; Bishaw et al., 2007; Courbineau, 2012,). En el caso de cereales de grano pequeño, el término calidad de semillas normalmente es utilizado con referencia únicamente al vigor, tamaño y germinación de la semilla (Ellis, 1992).

La calidad física representa a la apariencia de la semilla, que depende del tamaño, peso volumétrico, brillantez, pureza analítica, ausencia de semillas de malezas comunes y nocivas, y de otros cultivos (Castañeda et al., 2009).

La calidad fisiológica comprende aquellos atributos intrínsecos que determinan su capacidad para germinar y permitir la expresión de poblaciones uniformes de plantas productivas bajo una amplia variación de condiciones ambientales (Andrade, 1992).

En trigo la mayor viabilidad y germinación se presenta poco antes de la madurez fisiológica, mientras que el máximo vigor se expresa justo en la madurez fisiológica (Tekrony y Egli., 1997). El primer componente de la calidad que muestra señales de deterioro es el vigor, seguido por una reducción de la germinación o de la producción de plántulas normales, y finalmente la muerte de las semillas (Ferguson, 1995). El vigor es el factor más importante de la calidad fisiológica de la semilla (Delouche, 1979; ISTA, 2005).

Por la importancia de la calidad inicial de la semilla en siembras de trigo en condiciones de temporal; el objetivo de este estudio fue determinar la calidad física y fisiológica de la semilla de 14 variedades de trigo obtenida en 11 ambientes de producción en la región de los Valles Centrales de México; adicionalmente se evaluó la aplicación de fungicida.

Materiales y métodos

El estudio se realizó en el laboratorio de análisis de semillas y en invernaderos del Postgrado en Recursos Genéticos y Productividad-Producción de Semillas, Campus Montecillo, Estado de México. El material genético utilizado fue proporcionado por el Programa Nacional de Trigo de Temporal del INIFAP, el cual consistió en semilla de catorce variedades. La siembra se realizó en once ambientes de producción en la región Centro de México bajo condiciones de temporal en el ciclo primavera verano 2012; las localidades fueron: Coatepec, Tenango del Aire, Juchitepec y Santa Lucía en el Estado de México; Velazco, Nanacamilpa, Soltepec, Terrenate y Huamantla en el estado de Tlaxcala; Texcal en el estado de Puebla; y Chimalpa en el estado de Hidalgo. El manejo agronómico fue de acuerdo con el paquete tecnológico recomendado por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) para cada región. A las variedades en evaluación se les realizaron dos aplicaciones con el fungicida comercial QUILT (Azoxystrobin al 7 %+Propiconazole al 11%) para el control de enfermedades foliares (con): la primera aplicación fue en la etapa de floración y la segunda 15 días después; estas mismas variedades se manejaron simultáneamente sin tratamiento de fungicida (sin). Se tomaron 200 g por unidad experimental. Posteriormente, en el laboratorio se utilizó un homogeneizador de granos para obtener la muestra de trabajo, la cual consistió de 100 g por tratamiento.

Se evaluó la calidad física y fisiológica de la semilla. Para la calidad fisiológica se realizó la prueba de germinación en cámara con ambiente controlado y la prueba en cama de arena en invernadero. La evaluación de la calidad física se realizó mediante las variables peso volumétrico y peso de mil semillas. El peso volumétrico se determinó utilizando un recipiente que fue llenado con la semilla hasta que esta se derramó, se rasó en zig zag, para eliminar el excedente; se pesó el recipiente en una balanza y se tomó la lectura en kg hL^-1. Para el peso de 1000 semillas (PMS) se contaron y tomaron al azar ocho repeticiones de 100 semillas de cada unidad experimental; con los pesos de cada uno de los tratamientos, se calculó la varianza, desviación estándar y el coeficiente de variación (ISTA, 2005); si el coeficiente de variación obtenido fue menor a 4% entonces se consideró que los datos eran correctos (ISTA, 2005). El PMS se obtuvo multiplicando por 10 la media aritmética de las ocho repeticiones, y se expresó en gramos.

La prueba de germinación en laboratorio se realizó de acuerdo con las recomendaciones de ISTA (2005) para semilla de trigo, excepto que se utilizaron cuatro repeticiones de 25 semillas de cada tratamiento. Se aplicó el método "entre papel", el cual consistió en extender dos toallas sanitas previamente humedecidas con agua destilada sobre una superficie plana, sobre las cuales se colocaron 25 semillas distribuidas en cinco columnas y cinco hileras; posteriormente, las semillas se cubrieron con otras dos toallas húmedas, y se enrollaron en forma de "taco". Los rollos se introdujeron en forma vertical en una bolsa de plástico y en seguida se colocaron en un cuarto de germinación, donde la temperatura fue de 20 °C. Ocho días después de iniciada la prueba se evaluó el porcentaje de germinación.

El experimento se realizó bajo un diseño completamente al azar, con un arreglo de tratamientos factorial con tres factores de estudio, que resultaron de la combinación de 11 ambientes de producción, 14 variedades de trigo y dos tratamientos con fungicida, con cuatro repeticiones por tratamiento, dando un total de 1 232 unidades experimentales.

Las variables evaluadas fueron: porcentaje de germinación (PG); se calculó con base en las plántulas que tenían raíz, coleóptilo y hojas bien desarrolladas, sanas y sin malformaciones. Se realizó un solo conteo a los ocho días después de establecida la prueba. Porcentaje de plántulas anormales (PPAN); que fueron las que presentaron malformaciones en raíz, coleóptilo y en hojas, que les impidió un desarrollo normal (ISTA, 2005). Porcentaje de semillas no germinadas (PSNG); se contaron las semillas que no presentaron estructuras esenciales.

Para la prueba de vigor en invernadero se utilizaron 100 semillas por tratamiento para formar cuatro repeticiones de 25 cada una. La siembra se efectuó en semilleros de madera de 2.5 m de longitud por 0.88 m de ancho, utilizando arena de río como sustrato, depositando las semillas a 2 cm de profundidad, 3 cm entre plantas y a una distancia de 6.75 cm entre surcos. Se aplicó un riego al momento de la siembra y después diariamente para mantener el sustrato húmedo. Los semilleros fueron colocados bajo condiciones de invernadero. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con cuatro repeticiones y un arreglo de tratamientos factorial con tres factores de estudio, que resultaron de la combinación de localidades, variedades de trigo y dos tratamientos con fungicida.

Donde: VE= velocidad de emergencia; X_i= número de semillas emergidas por día; N_i= número de días después de la siembra.

Porcentaje de germinación (PGI): se consideraron las características determinadas para PG; se realizó un solo conteo a los 12 días de establecida la prueba. Porcentaje de plántulas anormales (PPAI): Se contaron las plántulas que presentaron malformación en alguna de sus estructuras o aquellas que no lograron emergen a la superficie de la arena. Porcentaje de semillas no germinadas (PSNGI): se contaron las semillas que no presentaron estructuras esenciales. Vigor: Para esta variable se consideró la suma total de aquellas propiedades de la semilla que incluye la germinación y emergencia como lo mencionan Flores (2004) y Corbineau (2012). Para definir una escala de vigor, se clasificaron las plántulas normales en cinco categorías: muy vigorosa, vigorosa, intermedia, poco vigorosa y muy poco vigorosa.

Longitud de plántula (LP): se tomaron 10 plántulas normales al azar de cada repetición, se midió la longitud de la parte aérea de cada una desde el cuello de la plántula hasta el ápice de la hoja más larga; el resultado se expresó en centímetros. Peso seco de plántula (PSP): se extrajeron las plántulas normales, se separó la raíz de la parte aérea a la altura del cuello del tallo; posteriormente, la parte aérea se colocó en una bolsa de papel perforada para someterla a secado en la estufa a 70°C, durante 72 h (ISTA, 2005); transcurrido ese tiempo se pesaron las muestras en una báscula electrónica y se registró el peso seco en miligramos por plántula.

Se realizó el análisis de varianza combinado y prueba de comparación de medias (Tukey = 0.05) a las variables evaluadas. Se utilizó el programa estadístico INFOSTAT (Di Rienzo, et al., 2008).

Resultados

El análisis de varianza para evaluar la calidad física de la semilla de trigo (Cuadro 1), mostró diferencias altamente significativas para los factores localidad (LOC), variedad (VAR) y tratamiento con fungicida (FUNG), así como para las interacciones localidad por variedad (LOC*VAR), localidad por tratamiento con fungicida (LOC*FUNG), variedad por tratamiento con fungicida (VAR*FUNG) y para la interacción localidad por variedad por tratamiento con fungicida (LOC*VAR*FUNG).

Existen diferencias altamente significativas en los parámetros de calidad fisiológica tanto en laboratorio como en invernadero (Cuadro 1) esto es, porcentaje de germinación (PG, PGI), porcentaje de plántulas anormales (PPAN, PPANI) y porcentaje de semillas no germinadas (PSNG, PSNGI) en los factores de variación LOC, VAR y FUNG, así como en las interacciones de primer orden LOC*VAR, LOC*FUNG, VAR*FUNG y la interacción de segundo orden LOC*VAR*FUNG. El factor FUNG para la variable porcentaje de plántulas anormales en laboratorio (PPAN) no tuvo diferencias significativas. Hubo diferencia significativa en la variable velocidad de emergencia (VE) para los factores LOC y VAR; así como en las todas interacciones. Las variables longitud de plántula (LP) y peso seco de plántula (PSP) presentaron diferencias significativas para los tres factores así como en las interacciones LOC*VAR y LOC*FUNG, mientras que no las hubo en las interacciones VAR*FUNG y LOC*VAR*FUNG.

Para la variable PMS los factores localidad, variedad y tratamiento con fungicida mostraron efecto significativo. La interacción LOC*VAR*FUNG presentó diferencia altamente significativa, donde las variedades Maya S2007, Cortázar S94 y Temporalera M87 en las localidades de Huamantla y Juchitepec con aplicación de fungicida fueron las de mayor peso de semilla, superando los 51 g en mil semillas. En la localidad de Nanacamilpa la variedad Gálvez M87 con aplicación de fungicida fue mayor con 37.7% en peso en relación al tratamiento sin aplicación, mientras que la variedad Salamanca S75 lo superó en 30.4%; sin embargo, las variedades Nana F2007 y Don Carlos "S" con aplicación de fungicida sólo difirieron 5% y 6% comparado con el tratamiento sin aplicación de fungicida.

Se tuvo diferencia altamente significativa en el efecto de la interacción LOC*VAR donde las variedades Nana F2007 en Nanacamilpa y Salamanca S75 en Coatepec presentaron la mayor germinación (98 %) mientras que Triunfo F2004 lo fue en la localidad de Tenango. Las localidades de Tenango, Huamantla y Juchitepec presentaron en promedio de las 14 variedades el porcentaje de germinación más alto, siendo superior al 85%. Las variedades Temporalera M87 y Cortázar S94 fueron las de mayor germinación mientras que Rebeca F2000 y Altiplano F2007 registraron los valores más bajos (Figura 1).

En la interacción LOC*FUNG hubo diferencia significativa; las localidades de Huamantla y Juchitepec con aplicación de fungicida fueron las que presentaron la mayor germinación, mientras que Tenango y Coatepec lo fueron sin aplicación de fungicida, lo que indica que en estos ambientes no se vieron afectadas las plantas por la presencia de enfermedades foliares durante la etapa de floración del cultivo, lo que influyó de manera positiva en la germinación de la semilla (Figura 2).

La interacción LOC*VAR*FUNG presentó diferencias altamente significativas, lo que se interpreta como una respuesta diferencial en germinación, de las variedades en función de las condiciones ambientales y del control de las enfermedades foliares. En localidades que se ubican en áreas de condiciones favorables para la expresión del potencial de rendimiento (Villaseñor, 2012) como Coatepec, Tenango, Huamantla y Nancamilpa la germinación presenta valores mayores en comparación con ambientes críticos como Soltepec, Terrenate y Texcal. Además, cabe señalar que en variedades resistentes como Nana F2007 en condiciones favorables el efecto de la aplicación de fungicida no influye en la germinación; sin embargo, cuando las condiciones ambientales no son favorables para el desarrollo de enfermedades foliares, como fue el caso de Coatepec donde durante el ciclo del cultivo no hubo presencia de hongos, la germinación es igual en variedades susceptibles como Salamanca S75 con y sin aplicación de fungicida.

El promedio de la germinación en invernadero de las variedades en los 11 ambientes fue de 69%; con una amplitud de 60 a 74.3%, siendo Náhuatl F2000 la de mayor valor y Triunfo F2004 la más baja. El tratamiento con fungicida superó sólo 2% al tratamiento sin aplicación.

Las plántulas obtenidas de las semillas cosechadas en las localidades de Tenango y Coatepec registraron la mayor longitud de plántula, en tanto que las de Chimalpa y Santa Lucía fueron las de menor longitud, mientras que Maya S2007, Gálvez M87, Don Carlos "S" y Nana F2007 presentaron valores superiores a 15 cm, mientras que Temporalera M87, Altiplano F2007, Triunfo F2004 y Rebeca F2000 registraron una longitud menor a 14 cm. El tratamiento con aplicación de fungicida superó 3% la longitud de la plúmula al tratamiento sin aplicación de fungicida.

En forma visual se clasificaron las plántulas normales en cinco categorías para definir el vigor; donde las variedades Maya S2007, Gálvez M87 y Don Carlos "S" registraron en el mismo orden 66.3, 64.4 y 60.2% de plántulas muy vigorosas; mientras que Temporalera M87, Rebeca F2000, Triunfo F2004 y Náhuatl F2000 tuvieron respectivamente 30.1, 29.3, 28.6 y 28.4% de plántulas vigorosas. Por otra parte, las localidades con mayor porcentaje de plántulas con muy alto vigor fueron Coatepec, Tenango y Nanacamilpa; estas mismas localidades fueron las que presentaron también la mayor germinación. Por otro lado, las semillas con el tratamiento de aplicación de fungicida superó con 9.5% de plántulas con muy alto vigor al tratamiento sin aplicación de fungicida.

Para la variable PSP se tuvo diferencia altamente significativa en los factores LOC, VAR y FUNG, así como en las interacciones LOC* VAR y LOC*FUNG, mientras que en las interacciones VAR*FUNG y LOC*VAR*FUNG no se tuvo significancia estadística. Las localidades de Coatepec y Tenango del Aire fueron las de mayor peso seco de plántula, mientras que las variedades Maya y Don Carlos "S" presentaron el mayor peso seco por plántula. El tratamiento con aplicación de fungicida superó al tratamiento sin fungicida.

Discusión

La significancia obtenida en los factores simples y en las interacciones de primer y segundo orden indican que las localidades Coatepec, Tenango y Juchitepec fueron los ambientes que favorecieron a los atributos de calidad física, como peso volumétrico y peso de mil semillas; siendo las variedades Nana F2007, Tlaxcala F2000, Don Carlos, Triunfo F2004, Temporalera M87 y Rebeca F2000, las que superaron los 74.0 kg hL^-1; en cuanto al peso de mil semillas, sobresalieron las variedades Maya S2007, Nana F2007 y Urbina S2007, superando los 41 g; mientras que Náhuatl F2000 y Triunfo F2004 fueron las de menor peso con 28.6 y 33.4 g respectivamente. El control de las enfermedades foliares fue muy efectivo, e influyó de manera positiva en la calidad física de la semilla, ya que para todos los factores en estudio la aplicación de fungicida superó al tratamiento sin aplicación.

El ambiente de producción tuvo un fuerte impacto por sus efectos muy considerables en la calidad física y fisiológica de la semilla de los trigos evaluados; destacando por su efecto positivo los ambientes favorables donde como lo señalan Villaseñor et al., (2012), las variedades expresan alto potencial de rendimiento, lo cual se refleja en la calidad final de la semilla; mientras que los ambientes cuyas condiciones son críticas, influyen en la baja calidad y no son recomendables para la producción de semillas para siembra.

Cabe señalar que el peso volumétrico guardó estrecha relación con el volumen y la densidad, así como con las características físicas de la semilla en cuanto a espesor y anchura; tal como lo como lo reportan Rodríguez et al. (2011); que en variedades de trigo existe un alto grado de asociación entre el peso de 1 000 semillas y el peso volumétrico, donde en particular, aquellas como Triunfo F2004 en la localidad de Coatepec y Rebeca F2000 en Juchitepec registraron alto peso volumétrico superando incluso el parámetro que la norma mexicana NMX-FF-036-1996 establece, toda vez que hubieron valores superiores a los 80 kg hL^-1.

El peso volumétrico y el peso de mil semillas pueden considerarse como indicadores de la calidad, relacionada con el manejo agronómico y con las condiciones climáticas que se presentaron durante el desarrollo del cultivo, y que finalmente se expresaron en la calidad de la semilla; tal como lo mostró la interacción LOC*VAR*FUNG.

La longitud de plántula se ve favorecida por la variedad, el ambiente de producción y el manejo agronómico, ya que variedades con alto vigor de germinación como Gálvez M87 se refleja también en la velocidad de emergencia; además, en ambientes con condiciones favorables como Coatepec y Tenango delAire favorecen mayor desarrollo de las plántulas normales, lo cual se refleja en mayor longitud de la plántula.

Variedades con alto vigor y ambientes favorables repercuten de manera positiva en el peso seco por plántula, ya que plántulas vigorosas y con alta velocidad de emergencia incrementan el peso seco. En esta investigación se corroboró lo mencionado por Gharoobi (2011) donde la velocidad de emergencia, porcentaje de germinación, longitud y peso seco de la plántula, generalmente están influenciados por las variedades.

Aunque fue significativa la aplicación de fungicida, es de señalar que sólo superó 2% a los tratamientos sin aplicación; lo que indica que el manejo agronómico y el ambiente de producción fueron los que mayormente influyeron en la calidad física y fisiológica de las semillas.

En la interacción LOC*VAR*FUNG los datos son contundentes para afirmar que la variedad, el ambiente de producción y el manejo agronómico influyen de manera significativa en la calidad física y fisiológica de la semilla de trigo.

Conclusiones

El ambiente de producción influyó de manera positiva en la calidad física y fisiológica de la semilla, obteniéndose mayor peso volumétrico y de mil semillas en las localidades de condiciones favorables como Coatepec, Juchitepec, Santa Lucia, Tenango y Huamantla donde superaron el mínimo señalado por la Norma Oficial NMX-FF-036-1996. Asimismo, se tuvo un incremento en el porcentaje de germinación, velocidad de emergencia, longitud de plúmula y peso de materia seca en comparación con los ambientes críticos.

En localidades donde las condiciones son críticas, como Soltepec y Texcal, la calidad física de la semilla se ve influenciada de manera negativa y por lo tanto, el peso volumétrico y de mil semillas se ve disminuido sin alcanzar los estándares de calidad señalados en la norma oficial.

Las variedades evaluadas respondieron diferencialmente a los ambientes de producción y al manejo agronómico, donde aquellas que presentan resistencia genética a las enfermedades foliares tuvieron valores altos en parámetros de calidad como peso volumétrico, peso de mil semillas, germinación, velocidad de emergencia, longitud de plúmula y peso seco; lo que permite ubicar ambientes en los que las variedades logran una expresión óptima de calidad en la semilla.

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