Rendimiento de genotipos de frijol con diferentes métodos de siembra y riego-sequía en Aguascalientes*

Yield of bean genotypes with different sowing, irrigation-drought methods in Aguascalientes

Esteban Salvador Osuna-Ceja¹, Luis Reyes-Murov^1§, José Saúl Padilla-Ramírez¹, Rigoberto Rosales-Serna², Miguel A. Martínez-Gamiño³, Jorge A. Acosta-Gallegos⁴ y Benjamín Figueroa-Sandoval⁵

¹Campo Experimental Pabellón- INIFAP, km 32.5 carretera Aguascalientes-Zacatecas, C. P. 20660, Pabellón de Arteaga, Aguascalientes. Tel. 01 465 95 8 01 86. (osuna.salvador@inifap.gob.mx; reyes.luis@inifap.gob.mx; jsaulp@yahoo.com).

³Campo Experimental San Luis, INIFAP, Domicilio conocido, Ejido Palma de La Cruz, C. Soledad de Graciano Sánchez, C. P. 78431. San Luis Potosí, S. L. P. Tel. 01 444 85 2 43 03. (martinez.miguelangel@inifap.gob.mx).

⁴Campo Experimental Bajío, INIFAP, km 6.5 carretera Celaya-San Miguel de Allende, Celaya. Guanajuato. Tel. 01 461 61153 23. (acosta.jorge@inifap.gob.mx).

⁵Colegio de Postgraduados Campus San Luis Potosí, Agustín de Iturbide, No. 73, Salinas de Hidalgo, Salinas, S. L. P. 78622. Tel. 01 496 963 02 40. (figueroa@colpos.mx). ^§Autor para correspondencia: reyes.luis@inifap.gob.mx.

* Recibido: enero de 2013
Aceptado: junio de 2013

Resumen

En México, el frijol (Phaseolus vulgaris L.) se produce principalmente en ambientes con temporal deficiente donde la sequía causa bajos rendimientos de grano. Se evaluó el rendimiento de grano de diez genotipos de frijol bajo tres métodos de siembra y número de plantas por hectárea: a) surco a 0.76 m en hilera sencilla (90 mil pl ha^-1); b) camas en 1.52 m con tres hileras (145 mil pl ha^-1); y c) camas de 1.52 m con seis hileras (260 mil pl ha^-1) y dos condiciones de humedad: Temporal (T) y Temporal más dos riegos suplementarios (T+RS) aplicados en la etapa reproductiva. Los materiales utilizados fueron: tipo Pinto (Centauro, Libertad, Centenario, Saltillo, Bravo y Coloso); Flor de Mayo (Bajío, Dolores y Eugenia) y Azufrado. Los experimentos se establecieron en Pabellón y Sandovales, Aguascalientes; la siembra fue el 31 de julio y el 1 de agosto de 2012. Se estimó el índice de susceptibilidad a sequía (ISS) entre ambas condiciones de humedad. Los métodos de siembra afectaron significativamente (p< 0.01) el rendimiento de grano en ambas condiciones de humedad, siendo más alto con la siembra a seis hileras, luego con tres y por último la siembra a hilera sencilla con rendimientos de 2.94, 2.18 y 1.72 t ha^-1 para T+RS y 1.14, 0.93 y 0.711 ha^-1 para T, respectivamente. La respuesta de los genotipos fue significativa (p< 0.01), sobresaliendo Pinto Centauro y Libertad (2.70 y 2.65 t ha^-1) en T+RS y Pinto Saltillo (1.06 t ha^-1) en T, respectivamente. Con base en la reducción del rendimiento y el ISS, todos los genotipos resultaron moderadamente tolerantes a sequía.

Abstract

In Mexico, beans (Phaseolus vulgaris L.) are grown mainly in poor rainfed environments, where drought cause low grain yields. We evaluated grain yield often bean genotypes under three planting methods and number of plants per hectare: a) furrow at 0.76 m in a single row (90 000 pl ha^-1); b) beds in 1.52 m with three rows (145 000 pl ha^-1) and; c) beds of 1.52 m with six rows (260 000 pl ha^-1 ) and two humidity conditions : Rainfed (T) and Rainfed plus two supplementary irrigations (T+RS) applied in the reproductive phase. The materials used were: type Pinto (Centauro, Libertad, Centenario, Saltillo, Bravo and Coloso); Flor de Mayo (Guanajuato, Dolores and Eugenia) and; Azufrado. The experiment was located in Pavilion and Sandovales, Aguascalientes; sowing was on July 31^th and August 1th , 2012. The drought susceptibility index (ISS) was estimated between both humidity conditions. Sowing methods significantly (p< 0.01) affected the yield in both humidity conditions, being the highest with six rows, followed by the one with three rows and finally the single row, with yields of 2.94, 2.18 and 1.72 t ha^-1 for T+RS and 1.14, 0.93 and 0.71 t ha^-1 for T, respectively. The response of the genotypes was significant (p< 0.01), outstanding Pinto Centauro and Libertad (2.70 and 2.65 t ha^-1) with T+RS and Pinto Saltillo (1.06 t ha^-1) in T, respectively. Based on the yield reduction and ISS, all genotypes were moderately drought tolerant.

Key words: Phaseolus vulgaris L., plant density, drought resistance, yield.

Introducción

En México, el cultivo de frijol (Phaseolus vulgaris L.) y el de maíz, representa una tradición cultural, productiva y de consumo, cumpliendo diversas funciones alimentarias y socioeconómicas que le han permitido trascender hasta la actualidad (Celis-Velázquez et al, 2010; Aguilar-Benítez et al., 2012). La producción de este cultivo es afectada por la sequía, ya que alrededor de 85% de la superficie sembrada en México se ubica en zonas semiáridas con régimen de temporal deficiente, períodos frecuentes de sequía intermitentes o terminal (Acosta-Díaz et al, 2003, Padilla et al, 2011), suelos delgados y degradados, bajo contenido de materia orgánica y capacidad limitada para retener humedad (Rosales-Serna et al, 2000; Osuna et al, 2007). En condiciones de riego se obtienen los más altos rendimientos (Padilla et al, 2011).

El déficit hídrico en la fase reproductiva en frijol y otras leguminosas como el garbanzo Cicer arietinum L., haba Vicia faba L. y soya Glysine max L., disminuye el rendimiento en mayor proporción que cuando sólo afecta la fase vegetativa (Acosta-Díaz et al, 2003, Padilla et al, 2008). Dependiendo de la intensidad del estrés hídrico y la tolerancia del cultivar, se estima que durante las etapas de floración, formación de vaina y llenado de grano, el número de vainas y el rendimiento disminuye hasta en 50 y 72% (Liu et al, 2004; Ghassemi-Golezani et al, 2009; Fang et al, 2010; Padilla et al, 2011; Aguilar-Benítez et al, 2012).

Para disminuir los riesgos por sequía existen estrategias, tanto genéticas como de manejo agronómico de cultivo (Osuna et al, 2007; Acosta, 2008). Ambas pueden estabilizar las diferencias entre cultivares e incrementar el rendimiento de frijol bajo restricción de humedad, en parte mediante la identificación de genotipos, cuya diferencia en rendimiento de grano con riego sea mínima respecto a la condición de secano (Rosales-Serna et al, 2000). Sin embargo, la complejidad de las respuestas fenotípicas al déficit de humedad dificulta el mejoramiento para la tolerancia a la sequía. La evaluación de genotipos con origen genético común y respuestas contrastantes al estrés por sequía ha permitido identificar cambios morfológicos, fisiológicos y bioquímicos propios de la especie y contrastantes entre genotipos (Acosta et al., 1996; Rincón y Cabrera, 1997; Peña-Valdivia et al, 2005).

Las altas densidades de población y los arreglos espaciales de plantas que tienden a la equidistancia, tienen potencial para incrementar el rendimiento de frijol, lo cual se atribuye a una mayor intercepción y eficiencia del uso de la radiación solar (Hiebsch, et al, 1995; Uresti, 2000; Osuna et al, 2012). La variedad, el manejo del cultivo y su interacción son dos factores que inciden y determinan el rendimiento y algunas características agronómicas en un ambiente deficiente de humedad.

La generación y utilización de genotipos compactos, de crecimiento reducido y bajo índice de área foliar, cuando se acompaña de prácticas agronómicas para optimizar el uso del agua de lluvia y evitar la erosión del suelo (problemas que no pueden resolverse con el mejoramiento genético) han contribuido en años recientes a elevar la producción en el Altiplano semiárido del norte-centro de México (González-Ramírez, 2004; Osuna et al., 2007; Osuna et al, 2012). El objetivo de este estudio fue evaluar el rendimiento de grano de diez genotipos de frijol de diferente desarrollo, bajo diferentes métodos de siembra, número de plantas por hectárea y dos condiciones de humedad del suelo.

Materiales y métodos

Este trabajo se realizó el verano de 2012, en los Campos Experimentales de Pabellón y Sandovales, Aguascalientes; localizados a 22º 11'latitud norte y 102º 20' longitud oeste y 22º 09' latitud norte y 102º17' longitud oeste, a 1 912 y 2 000 msnm, respectivamente. Los suelos de los sitios experimentales son de tipo Calcisol y Planosol, de textura migajón-arenoso y arcillo-arenosa, con pH alcalino (7.9) y moderadamente ácido (6.2), con menos de 1% de materia orgánica. El clima predominante en ambos sitios, es semidesértico con lluvias en verano (200 a250 mm en el ciclo de cultivo), la temperatura media anual es de 16.2 ºC, la media anual máxima es de 20 ºC y la mínima es de 7.1 ºC (Medina et al, 2006). Bajo éstas condiciones de suelo y clima se evaluaron dos niveles de humedad en el suelo: a) temporal mas riego suplementario (T+RS), en éste, el contenido de humedad en el suelo se mantuvo en condiciones óptimas (aproximadamente al 70% de la capacidad de campo) durante todo el ciclo de cultivo con la aportación pluvial y dos riegos de auxilio de 5 cm cada uno, aplicados considerando la humedad del suelo a los 45 y 60 días después de la siembra y b) temporal (T), en el que la humedad aportada al suelo dependió completamente de la precipitación pluvial. En ambas condiciones, la siembra se realizó el 31 de julio y el 01 de agosto de 2012, en tierra húmeda con la precipitación ocurrida.

Se evaluaron diez genotipos de frijol de diferente desarrollo y precocidad: Pinto Centauro, Pinto Libertad, Pinto Centenario, Pinto Saltillo, Pinto Bravo, Pinto Coloso, genotipos precoces de desarrollo modesto y reducida área foliar por planta; Flor de Mayo Bajío, Flor de Mayo Dolores, Flor de Mayo Eugenia yAzufrado-2, genotipos intermedios y de buen desarrollo, muestran mayor área foliar por planta. Todos los materiales son provenientes del Programa de Mejoramiento Genético de Frijol del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP).

Los métodos de siembra evaluados en ambos experimentos fueron: a) surcos de 0.76 m en hilera sencilla y una densidad de 90 mil plantas ha^-1; b) camas de 1.52 m con tres hileras con una densidad de 145 mil plantas ha^-1 ; y c) camas de 1.52 m con seis hileras con densidad de 260 mil plantas ha^-1. En los casos con más de una hilera por surco, la separación entre éstas fue de 40 cm para la siembra de triple hilera y 20 cm para la de seis hileras, respectivamente. La unidad experimental consistió de: 4, 6 y 12 hileras de 30 m de longitud por genotipo para siembra sencilla, tres y seis hileras. La semilla de los genotipos fueron inoculadas al momento de la siembra con la cepa del INIFAP (Glomus intraradices), a dosis de 350 g ha^-1 de sustrato micorrízicos. Además, se realizó una aplicación de fertilización foliar durante el llenado de grano, con ácido fosfórico y urea al 1 y 2%, respectivamente. El fertilizante se preparó como sigue: se disolvieron 12 kg de urea y 6 L de ácido fosfórico en 600 L de agua, mas 0.2 L de adherente. La solución aplicada a las hojas equivale a 5.5 kg de N y 4.5 kg de P por hectárea.

El terreno se preparó en ambos experimentos con un paso de multiarado para romper el suelo sin invertirlo y se rastreó antes de la siembra. La siembra se realizó con un prototipo experimental de sembradora mecánica diseñada en el Programa de Mecanización del Campo Experimental Pabellón, Aguascalientes. Con dicha sembradora se establecieron los métodos a diferente distanciamiento entre surcos en ambas condiciones de humedad. Se depositó una semilla cada 14 cm en todos los casos para establecer las densidades de población consideradas en el estudio.

Con el propósito de lograr la mayor distribución y captación in situ del agua de lluvia disponible para el cultivo y la disminución de los escurrimientos superficiales, en el experimento de temporal, se implementaron las prácticas del rodillo "aqueel" y el "pileteo"; dichas prácticas son descritas por Osuna et al. (2012).

Para la determinación del rendimiento, dentro de cada unidad experimental, se tomaron al azar parcelas de 1.52 m de ancho por 2 m de longitud. La información de las características cuantificadas se analizó con base en un diseño de bloques al azar con arreglo de parcelas divididas, donde la parcela grande fue para los métodos de siembra y la parcela chica los genotipos. Los datos se analizaron con el paquete estadístico SAS versión 8 (SAS Institute, 1999) y cuando se detectó significancia entre tratamientos, se aplicó la prueba DMS, 0.05.

Para calcular la reducción del rendimiento por efecto del estrés hídrico se utilizó la siguiente ecuación (Acosta et al., 2011):

Reducción= [1- (T_i/T+RS_i)]*100

Donde: reducción= (%) de reducción del rendimiento; T_i= rendimiento de grano del i-ésimo genotipo en condiciones de estrés hídrico o temporal; T+RS_i = rendimiento de grano del i-ésimo genotipo sin estrés hídrico o con riego suplementario.

El índice de susceptibilidad a la sequía (ISS), que es un indicador de la habilidad intrínseca del genotipo para superar el estrés hídrico, se calculó de acuerdo con la metodología definida por Fisher y Maurer (1978):

ISS= [1- (T_i/T+RS_i)] /IIS

Donde: ISS= índice de susceptibilidad a la sequía de cada genotipo; T_i= rendimiento de grano del i-ésimo genotipo en condiciones de estrés hídrico o temporal; T+RS_i= rendimiento de grano del i-ésimo genotipo sin estrés hídrico o con riego suplementario.

IIS es el índice de intensidad de la sequía y se calculó con la siguiente expresión:

IIS = (Rt/Rr) * 100

Resultados y discusión

El ciclo de cultivo para los genotipos pintos fue de 85 a 90 días y para flor de mayo y azufrado de 95 a 98 días. La lluvia ocurrida de la siembra a la madurez fisiológica (del 31 de julio a 31 de octubre y 08 de noviembre) fue de 140 y de 166 mm para los sitios de Pabellón y Sandovales, respectivamente. Del total de la lluvia, el 62.1 y 71.2% ocurrió en la etapa vegetativa, con lo que el cultivo dispuso sólo de 37.9 y 28.8% de la lluvia en las etapas que comprendieron la floración y llenado de grano en ambos sitios experimentales; esto indica una distribución errática para las necesidades del cultivo. En cuanto al riego suplementario, para el sitio Pabellón, se aplicaron dos riegos de auxilio con una lámina aproximada de 5 cm cada uno durante la formación de vaina y el llenado de grano.

Rendimiento y sus componentes

Los resultados del análisis de varianza (información no presentada) mostraron diferencias (p< 0.01) entre métodos de siembra y genotipos para el rendimiento y sus componentes en ambas condiciones de humedad.

Bajo condiciones de temporal más riego suplementario, tres genotipos presentaron un ciclo de madurez más largo; Flor de Mayo Eugenia, Flor de Mayo Dolores y Azufrado-2, con 95 y 98 d respectivamente, fueron los más tardíos en los tres métodos de siembra. En temporal con sequía intermitente la mayoría de genotipos fue similar en madurez fisiológica. Los genotipos que alcanzaron primero la madurez fueron todos los pintos con 85 d en promedio. Una madurez más temprana puede representar un mecanismo de escape a la sequía (White y Singh, 1991) y una oportunidad de producción para aquellos ambientes de humedad limitativa, como es la región del semiárido, donde se presentan periodos alternos de humedad y sequía con duraciones variables.

Se encontró diferencia (p< 0.01) entre métodos de siembra en ambas condiciones de humedad. En condiciones de secano más riego suplementario, el rendimiento más alto de frijol se obtuvo con el método de siembra en cama con seis hileras, superando a los otros dos métodos de siembra sencilla y de tres hileras. Los rendimientos promedio a través de los genotipos fueron de 2.94, 2.18 y 1.72 t ha^-1 de grano respectivamente en el análisis combinado. La diferencia representa un incremento de 71% a favor de la siembra en cama con seis hileras (Cuadro 1). En condiciones de temporal el mismo método de siembra a seis hileras presentó el mayor rendimiento, cuya diferencia representó un incremento 61%. El rendimiento varió (p< 0.01) entre condiciones de humedad y entre genotipos. Con temporal más riego suplementario se obtuvo un rendimiento promedio superior al obtenido con estrés de humedad o temporal deficiente (Cuadro 1).

También se observó que la interacción método de siembra de temporal más riego suplementario x genotipo fue significativa, ya que la respuesta al método de siembra a seis hileras, combinado con el factor genotipo, produjo los más altos rendimientos de grano, siguiendo en orden decreciente el método de tres hileras y finalmente el hilera sencilla; mientras que en la condición de temporal no hubo interacción en ambos factores.

El déficit de humedad redujo la producción de vainas, independientemente del método de siembra y genotipo, pues en promedio disminuyó 42.3%, observándose menor decremento en el método de siembra a hilera sencilla, en comparación con los métodos de siembra a tres y seis hileras. Respecto al peso de semilla, se detectaron diferencias (p< 0.01) entre métodos de siembra. El impacto del estrés hídrico fue mayor en los métodos de siembra de seis y tres hileras con relación al tradicional (9.1, 6.7 y 2.8%, respectivamente). Además, el estrés hídrico disminuyó la producción de grano y el rendimiento decayó 60% en promedio, respecto a la producción de temporal más riego suplementario (Cuadro 1). La comparación del índice de intensidad de sequía (IIS) muestra que el rendimiento fue afectado en igual intensidad en los tres métodos de siembra.

Fue notable que la siembra a seis hileras, en ambas condiciones, presentara el mayor rendimiento (Cuadro 1). Lo anterior comprueba menor distancia entre líneas e incremento de la densidad de planta se cubre el suelo y captura mayor energía desde etapas tempranas del cultivo, independientemente de la condición de humedad, lo cual se reflejó en el rendimiento. La respuesta productiva del cultivo para el tratamiento de alta densidad de planta fue similar a lo descrito por Alves et al. (2008) y Osuna et al. (2012).

El índice de susceptibilidad a la sequía (ISS) calculado para los diferentes métodos de siembra a través de los genotipos mostró un valor promedio general de 1, lo cual indica que el rendimiento y sus componentes fueron afectados en igual intensidad en los tres métodos de siembra.

A través de métodos de siembra el rendimiento promedio de los diez genotipos resultó 64.5% más bajo en condiciones de humedad limitativa o temporal (Cuadro 2). El análisis combinado del rendimiento bajo temporal mostró un efecto significativo entre genotipos y sólo un genotipo resultó sobresaliente bajo estas condiciones de sequía. Lo anterior muestra la importancia de la adaptación específica o efecto de la interacción genético-ambiental. A la fecha no se ha tomado ventaja de la adaptación específica en el desarrollo de genotipos de frijol para temporal deficiente en fechas tardías, la precocidad de los materiales y altas densidades de plantas.

En cuanto al efecto del índice de intensidad a sequía (IIS), se observaron diferencias (p< 0.01) entre genotipos. Se identificaron tres grupos que no presentaron diferencias significativas entre sus integrantes, pero entre grupos si existió. El primer grupo con IIS más alto fue el de Pinto Centauro, Pinto Libertad, Pinto Centenario y Flor de Mayo Bajío; el segundo grupo incluyó a Pinto Saltillo, Pinto Bravo y Pinto Coloso y el tercer grupo con los IIS más bajos estuvo formado por Flor de Mayo Dolores, Flor de Mayo Eugenia y Azufrado 2 (Cuadro 2).

La reducción de rendimiento por falta de humedad fue evidente en todos los genotipos, pero fue más severa en Pinto Centauro. La mayoría de los genotipos presentaron moderada tolerancia al estrés por sequía, debido a que obtuvieron índices de susceptibilidad menores a uno, excepto Pinto Centauro, Pinto Libertad, Pinto Centenario y Pinto Bravo que superaron la unidad (Fisher y Maurer, 1978). Los resultados de los índices utilizados fueron similares a los obtenidos por Rosales et al. (2000); López et al. (2008); Padilla et al. (2011), quienes sugirieron la utilización combinada de un índice relacionado con la reducción del rendimiento (ISS).

El método de siembra a hilera sencilla bajo temporal no mostró diferencia (p< 0.01), y el rendimiento promedio de los genotipos fue de 0.69 t ha^-1. Fue drástica la reducción de rendimiento en todos los genotipos. Con excepción del material Flor de Mayo Bajío, los genotipos de ciclo intermedio fueron los menos afectados por la sequía, con reducciones menores de 60% de su producción (Cuadro 3). Los resultados observados con el índice de susceptibilidad a la sequía muestran el mismo comportamiento de afectación desde el punto de vista estadístico.

En el método de siembra a tres hileras bajo temporal el rendimiento promedio fue de 0.91 t ha^-1, con fluctuación de 0.81 en el Azufrado-2 a 1.12 en el genotipo Pinto Saltillo. Al igual que el método de siembra a hilera sencilla se observa una drástica reducción de rendimiento en todos los genotipos, respecto a la producción de temporal más riego suplementario. Sólo dos materiales intermedios (Flor de Mayo Eugenia y Azufrado-2) fueron menos afectados por la sequía, con reducción menor de 50% de su producción (Cuadro 4).

En el método de siembra a seis hileras, bajo temporal, los rendimientos resultaron superiores a los obtenidos en los otros dos métodos de siembra (tres e hilera sencilla); el máximo fue para Pinto Saltillo con 1.29 t ha^-1, mientras que el mínimo fue para los materiales intermedios Flor de Mayo Dolores y Azufrado-2 con 0.92 t ha^-1 (Cuadro 5). Los rendimientos de la mayoría de los genotipos de clase pinto, en los tres métodos de siembra confirmaron la adaptación de los genotipos a las condiciones de temporal deficiente de la región. Su adaptación resultó en rendimientos aceptables, tanto en siembras de baja densidad como con alta densidad de plantas bajo condiciones de temporal (Osuna et al., 2012). Esto, debido posiblemente al efecto positivo de la cobertura vegetal que produjeron los métodos de siembra con alta densidad de población. En las parcelas con tres y seis hileras se conservó mejor la humedad en el suelo y se interceptó mayor energía solar. El rápido sombreado del suelo por el follaje redujo la pérdida de agua por evaporación directa, asegurando así mayor eficiencia en su uso, comparado con baja densidad de plantas, aunado a la cosecha de agua de lluvia in situ.

Conclusiones

El método de siembra en camas con seis hileras en surcos estrechos tuvo el mayor rendimiento de grano bajo condiciones de temporal más riego suplementario y temporal deficiente. En ambas condiciones de humedad el rendimiento se incrementó por un mayor número de vainas cosechadas, aunque en temporal deficiente la cantidad de vainas afectó más el rendimiento de grano.

Los genotipos mostraron un incremento generalizado del rendimiento al pasar de hilera sencilla a seis hileras. Su adaptación resultó en rendimientos aceptables, tanto en siembras bajo condiciones de temporal más riego suplementario, como bajo temporal deficiente.

Todos los genotipos evaluados fueron moderadamente tolerantes a la sequía bajo las dos condiciones de humedad del cultivo, en los tres métodos de siembra, de acuerdo con la reducción de rendimiento e índice de susceptibilidad a la sequía.

Agradecimientos

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