Respuesta del Silk Balling a humedad edáfica y densidad de población en líneas de maíz*

Silk balling answer to soil moisture and population density in maize lines

Francisco Cervantes-Ortiz¹, Jorge Luis Cadenas-Tepoxteco², Juan Carlos Raya-Pérez¹, Enrique Andrio-Enríquez¹, José Antonio Rangel-Lucio³, Luis Patricio Guevara-Acevedo¹, Sergio Rodríguez-Herrera⁴ y Mariano Mendoza-Elos^1§

¹ Instituto Tecnológico de Roque. Carretera Celaya-J km 8. Rosas. Roque, Celaya, Guanajuato, México. C. P. 38110. (frcervantes@itroque.edu.mx, juancarlos.raya@gmail.com, subtec33@yahoo.com.mx, gueacel@yahoo.com.mx).

³ Instituto Tecnológico de Ciudad Victoria. (arangel_l@yahoo.com.mx).

⁴ Universidad Autónoma Antonio Narro, Unidad Laguna. (serroh90@hotmail.com). ^§Autor para correspondencia:mmendoza66@hotmail.com.

* Recibido: octubre de 2014
Aceptado: enero de 2015

Resumen

Con el objetivo de determinar la expresión del Silk Balling, de caracteres agronómicos y de rendimiento, tres líneas élite de maíz fueron evaluadas bajo diferentes niveles de humedad en el suelo y densidades de población en dos ambientes: Dolores Hidalgo y Jaral del Progreso, Guanajuato, durante el ciclo agrícola primavera-verano, 2011. El ensayo involucró tres factores: 1) líneas élite de maíz (Prog A, B y C); 2) humedad edáfica (10, 100 y 190%); y 3) densidad de población (90, 100 y 110 mil plantas ha^-1). Se utilizó un diseño experimental de parcelas sub-divididas, con 27 tratamientos y cuatro repeticiones. Las variables evaluadas fueron porcentaje de mazorcas con Silk Balling (ESB), severidad de daño en la mazorca por Silk Balling (SBI), altura de planta y mazorca, acame de raíz, índice de prolificidad, rendimiento de grano en campo, longitud de mazorca y peso volumétrico de la semilla. Los resultados mostraron diferencias estadísticas significativas para ESB y SBI para localidades, genotipos y humedad del suelo. De tal modo que, cuando los genotipos fueron sometidos a estrés por deficiencia hídrica, la expresión del Silk Balling incrementó pero redujo la expresión fenotípica de caracteres restantes. Por otro lado, la densidad de población sólo presentó efecto significativo en rendimiento de grano y longitud de la mazorca. El rendimiento de grano fue estimulado al incrementarla densidad de siembra; sin embargo, la longitud de mazorca sufrió una significativa disminución.

Palabras clave: Silk Balling, densidad de siembra, estrés hídrico, líneas endogámicas.

Abstract

In order to determine the expression of Silk Balling, of agronomic characters and yield, three elite maize lines were evaluated under different levels of soil moisture and population densities in two different environments: Dolores Hidalgo, Jaral del Progreso and Guanajuato during the spring-summer growing season, 2011. The trial involved three factors: 1) elite maize lines (Prog A, B and C); 2) soil moisture (10, 100 and 190%); and 3) population density (90, 100 and 110 000 plants ha^-1). We used an experimental design of sub-divided plots, with 27 treatments and four replications. The variables evaluated were: percentage of ears with Silk Balling (ESB), severity of injury on the cob by Silk Balling (SBI), plant height and cob, root lodging, prolificacy index, yield grain in field, ear length and volumetric weight of the seed. The results showed statistically significant differences for ESB and SBI for localities, genotypes and soil moisture. For this reason, when the genotypes were subjected to stress due to water deficiency, the expression of Silk Balling increased but reduced the phenotypic expression of the characters left. Furthermore, population density only showed significant effect on grain yield and ear length. Grain yield was stimulated by increasing the sowing density; however, ear length suffered a significant decrease.

Keywords: Silk Balling, inbred lines, sowing density, water stress.

La producción de semilla en México presenta diversidad de problemas con impacto importante en el rendimiento. Algunos de ellos se manifiestan por la interacción de las funciones fisiológicas de la planta y su respuesta a factores ambientales. Un caso de ellos ocurre en los estigmas de la flor femenina de maíz, que sufren una deformación al estar expuestos y forman una estructura compleja que aparenta una bola; en lengua inglesa se conoce como Silk Balling. Aunque existen imprecisiones sobre su origen, se le relaciona con la existencia de temperaturas nocturnas bajas durante la emergencia y elongación de estigmas florales (Nielsen, 2000). También se afirma que los materiales susceptibles han formado valvas estrechas, un hecho que provoca el mayor grado de deformación de estigmas que asemejan una bola. La reducción del rendimiento por unidad de superficie, depende de la gravedad y cantidad de plantas con presencia de Silk Balling. Este fenómeno está presente en al menos un híbrido en la mayoría de las empresas semilleras internacionales (Trademarks and Service Markets of Pioneer Hi-Bred International Inc., 2010).

La floración femenina y la polinización son etapas críticas en la formación de la semilla. Cada estigma puede dar origen a una semilla, pero si el estigma no es polinizado constituye una pérdida y un impacto negativo en el rendimiento. Los factores que obstaculizan la emisión de estigmas y la polinización de manera exitosa son el clima, insectos y genotipo. La sequía es un factor común, al igual que el recorte de estigmas por insectos plaga como los escarabajos. Un problema menos frecuente pero grave, se relaciona con la interacción de ambos factores climáticos y genotipos con problemas de estigmas hechos bola. Cuando se origina el Silk Balling, los estigmas procedentes de la punta de la mazorca se hacen bola y son atrapados por las hojas de totomoxtle y no emergen en forma oportuna. En este mismo sentido, se restringe la polinización porque los estigmas no han sido polinizados, por lo que se forma una zona estéril en el ápice de la mazorca (Trademarks and Service Markets of Pioneer Hi-Bred International Inc., 2010). No existen alternativas suficientes para tratar el Silk Balling; sin embargo, Lennon et al. (1997) sugieren mecanismos manuales para evitar el enrollamiento y obtener mayor rendimiento de semilla en maíz, como el hecho de recortar la punta de las valvas en los primeros estadios de desarrollo de los estilos.

Por otro lado, el déficit hídrico provoca alteraciones en diferentes etapas fenológicas, con una pérdida significativa del rendimiento y efecto en sus componentes (NeSmith y Ritchie, 1992). De tal forma que, el estrés hídrico durante etapas vegetativas y de floración, reduce el número de granos e incrementa la cantidad de plantas sin mazorcas (“plantas jorras”). Cuando dicha deficiencia ocurre en la fase de llenado del grano en la mazorca, genera granos de menor tamaño y reduce el rendimiento (Campos et al., 2006; Avendaño et al., 2008).

La densidad de población es considerada como el factor controlable más importante para obtener mayor rendimiento agrícola. En maíz, ésta ejerce alta influencia en el rendimiento de grano y características agronómicas, pues el rendimiento se incrementa con la densidad de población hasta un valor máximo, a partir del cual tiende a disminuir (Sangoi, 2000). En este tópico, Ajamnouroozi y Bohrani (1998) afirman que los cambios en el rendimiento con el aumento de la densidad de plantas, muestran un incremento al principio y luego descienden; además, señalan que éste comportamiento adquiere la forma de parábola, y que los bajos rendimientos a densidad de siembra baja, se deben a la escasez de plantas, pero la densidad alta provoca esterilidad.

Con la finalidad de contribuir a resolver parte de la problemática que se tiene en la producción de semilla de maíz, en ésta investigación se planteó como objetivo evaluar diferentes niveles de humedad del suelo y densidades de población en tres líneas endogámicas de maíz, con el fin de disminuir la expresión del Silk Balling y observar la expresión en otros caracteres agronómicos.

Las siembras se realizaron en el ciclo agrícola primavera- verano de 2011, el 25 de febrero y 02 de Marzo, en Dolores Hidalgo y Jaral del Progreso, respectivamente. El ensayo también se apoyó en un análisis de suelo, realizado en el Laboratorio de Suelos del Instituto Tecnológico de Roque (Cuadro 1).

Por otro lado, en el Cuadro 2 se muestran las temperaturas máxima y mínima y la humedad relativa en el periodo experimental, realizado en Dolores Hidalgo y Jaral del Progreso, Guanajuato.

Los factores evaluados fueron 1) tres líneas endogámicas de maíz proporcionadas por la empresa Monsanto Company, previamente clasificadas con problemas de Silk Balling (Prog A, B y C); 2) humedad del suelo (10, 100 y 190% de abatimiento). Los niveles de riego se obtuvieron por las características edáficas de cada suelo (Cuadro 1). De esta forma, se determinó el tiempo de riego para cada nivel de abatimiento en estudio, los cuales se realizaron en dos etapas críticas del cultivo: a) formación de órganos (V5-V6) y; b) alargamiento de jilote (R13-R15). El suministro de agua estuvo en función de las necesidades hídricas del maíz (600 mm), planificado para distribuirse en 10 riegos con láminas de 6 cm en el ciclo de cultivo; sin embargo, sólo se realizaron ocho riegos normales con láminas de 6 cm y dos riegos de tratamiento en las etapas críticas ya mencionadas; de tal forma que se aplicó un tiempo de 1.15, 11.49 y 21.84 h de acuerdo con el tratamiento de 10, 100 y 190% de humedad, respectivamente para Dolores Hidalgo y en Jaral del Progreso el tiempo fue de 1.6, 16.57 y 31.47 h en los mismos niveles hídricos mencionados. La presión de descarga de 9 libras fue constante en cada riego, con el propósito de suministrar la cantidad de agua estimada por el tiempo de riego programado; y 3) densidad de población (90, 100 y 110 mil plantas ha^-1).

Se utilizó un diseño experimental de parcelas sud-divididas, con 27 tratamientos y cuatro repeticiones. La parcela mayor se ocupó por los genotipos, la parcela media por niveles de abatimiento de humedad aprovechable (10, 100 y 190%) y la parcela chica por la densidad de población de plantas (90, 100 y 110 mil plantas ha^-1). Cada unidad experimental estuvo constituida por dos surcos de 4.5 m de longitud, separados 0.76 m.

Los caracteres evaluados fueron porcentaje de mazorcas con Silk Balling (ESB), el cual se obtuvo visualmente, al cuantificar el número de mazorcas por parcela con presencia de estigmas hechos bola, entre el número total de mazorcas localizadas en la parcela y multiplicado por 100. La determinación del porcentaje de severidad del Silk Balling (SBI), también se evaluó de forma visual, pero se empleó una escala del 1 al 10, de acuerdo con la proporción de daño en cada mazorca: 1= mazorca con buen llenado de grano y 10= mazorca sin grano; posteriormente se obtuvo un promedio que se multiplicó por 100. También se registró altura de planta y de mazorca, porcentaje de acame de raíz y rendimiento de grano en campo (ajustado a 13% de humedad) y sus componentes (longitud de la mazorca y peso volumétrico del grano).

Las características correspondientes al Silk Balling y porcentaje de acame de raíz, se transformaron mediante la formula (x + 0.5); posteriormente se realizó el análisis estadístico combinado para determinar el efecto del ambiente, mediante el uso del programa SAS (SAS, 1999) ver. 9.1. La comparación múltiple de medias se realizó de acuerdo a la prueba de Tukey (p≤ 0.05).

Caracteres agronómicos y Silk Balling

Localidades

La prueba de comparación de medias en los caracteres agronómicos y de expresión y severidad del Silk Balling, demuestran el efecto de la localidad y es Jaral del Progreso donde ocurrió la mayor deformación de mazorcas (ESB) y la mayor severidad de daño (SBI) provocadas por Silk Balling, estimados en 46.6 y 31.8%, respectivamente, en comparación con Dolores Hidalgo (Cuadro 3). Al observar el Cuadro 2 muestra que, durante marzo y abril, en Jaral del Progreso se registraron valores de humedad relativa máxima superiores a 80% y temperaturas mínimas por debajo de 10 °C; además, la amplitud de temperatura entre la máxima y la mínima fue de 21°C en el mismo período. Estas observaciones coinciden con afirmaciones que ligan al Silk Balling con noches frías o con cambios rápidos de temperatura antes de la aparición de estigmas (Nielsen, 2000). Este mismo autor menciona que el Silk Balling no es un problema frecuente y que sus causas no han sido precisadas.

En el mismo sentido, fue la respuesta de altura de planta y mazorca donde la localidad de Dolores Hidalgo presentó los valores más bajos. Sin embargo, con relación al acame de raíz expresó mayor porcentaje (4.4). Esta condición se atribuye a las características del tipo de suelo (Cuadro 1), ya que son suelos pobres y pocos profundos, aunado a esto presentan propiedades físicas y químicas no aptas para el buen desarrollo del cultivo, por ejemplo, pobre desarrollo del sistema radicular que ocasiona el acame de raíz y planta.

Genotipos

Por otro lado, el genotipo Prog C expresó el mayor porcentaje de daño y severidad por Silk Balling (63.8 y 47.6, respectivamente). De este modo, los genotipos Prog A y B presentaron los menores porcentajes para estos caracteres. La mejor expresión de altura de planta y mazorca corresponden al genotipo Prog A, aunque este material fue consistente con el mayor porcentaje de acame de raíz (Cuadro 3). Estos resultados están de acuerdo con los reportados en la publicación de Trademarks and Service Markets of Pioneer Hi-Bred International Inc. (2010) donde se establece que este problema se debe al genotipo. Otros autores mencionan que el recorte de estigmas ayuda a obtener un alto porcentaje de polinización y mayor rendimiento de semilla en líneas de maíz (Lennon et al., 1997).

Humedad edáfica

Con respecto al nivel de abatimiento de humedad en el suelo, se observa que al aplicar un estrés por humedad (10% de humedad) hubo la máxima expresión del Silk Balling (56.86 y 32.49%, respectivamente) para todos los genotipos; mientras que el riego normal (100%) y con exceso de agua (190%) presentaron los menores porcentajes para este fenómeno (Cuadro 3). Lo que indica, que el estrés por agua favorece la expresión de este carácter. En este sentido, Wilhelm et al. (1999); Suzuki et al. (2001) mencionan que temperaturas altas y estrés por agua afectan el proceso de polinización, fecundación y desarrollo del grano como consecuencia de la desecación de estigmas, y/o de los granos de polen. En este mismo tópico, Bassetti y Westgate (1993) afirman que un déficit hídrico en estado de antesis puede disminuir la receptibilidad de los estigmas en maíz.

Con respecto a la altura de planta y mazorca (Cuadro 3) el estrés por agua disminuye el tamaño de la planta, y aumenta el porcentaje de acame de raíz, en este sentido, existen evidencias que la falta de agua en cualquier etapa fenológica del cultivo afecta su crecimiento y desarrollo lo cual reduce el potencial agronómico, por ejemplo, los rendimientos en condiciones de temporal son mucho más bajo que cuando se realiza con algún sistema de riego, en contraste, la condición de estrés de agua provoca mayor ataque de plagas, enfermedades y acames. Estos resultados están de acuerdo a los obtenidos por Eck (1986); Cakir (2004) quienes encontraron que el déficit por agua en estado vegetativo y a inicios de la floración reduce la altura de la planta en maíz.

Densidad de población

Rendimiento y sus componentes

El comportamiento del rendimiento y algunos de sus componentes influenciados por los factores externos de evaluación indican que la localidad (L) sólo tuvo efecto estadístico (p≤ 0.01) en el rendimiento de campo y longitud de la mazorca. Del mismo modo, hubo efecto significativo (p≤ 0.01) de los genotipos (G) para el índice de prolificidad (mazorcas por planta), rendimiento de campo y longitud de mazorca y (p≤ 0.05) para el peso volumétrico del grano. El nivel de abatimiento de humedad (H) afectó estadísticamente el rendimiento de campo y la longitud de la mazorca. También el factor densidad de población (D) provocó cambios estadísticos en el rendimiento de campo (p≤ 0.05) y longitud de la mazorca (p≤ 0.01). El efecto de la interacción L * G y L * H expresaron cambios estadísticos significativos para el rendimiento de campo (p≤ 0.05) y longitud de la mazorca (p≤ 0.01). Por otro lado, la interacción G * H también afectaron (p≤ 0.01) estos mismos caracteres. Por último, la interacción L * G * H * D tuvo efecto significativo (p≤ 0.01) únicamente para longitud de la mazorca. El resto de las interacciones no modificaron estadísticamente la expresión de estos caracteres agronómicos.

Localidad

Los resultados de la prueba de comparación de medias (Cuadro 4) señalan que Dolores Hidalgo aparece como el ambiente con mejores recursos que condujeron al mayor rendimiento de grano de maíz, equivalente a 3 885.2 kg ha^-1, cifra que es superior en 1 413 kg ha^-1 a la producción lograda en Jaral del Progreso. Los resultados anteriores confirman que el rendimiento de grano es un carácter cuantitativo y sujeto fuertemente a la influencia del ambiente de producción (Flores et al., 1998; Alejos et al., 2006; Cepeda et al., 2009). También es importante señalar, que el ambiente de producción no afecto significativamente el índice de prolificidad y el peso volumétrico del grano. Referente a prolificidad es debido a que es una características propia del genotipo y no del ambiente, y con respecto a la otra características existen reportes contrastantes (Virgen et al., 2013).

Genotipo

Con respecto al efecto de los genotipos, se observa que la línea Prog A y B fueron consistentes con los mejores resultados; ya que, expresaron el rendimiento de campo más alto, los valores más elevados para longitud de mazorca y peso volumétrico, y al menos produjeron una mazorca por planta; mientras que, el genotipo Prog C tuvo el peor comportamiento con un rendimiento de 1 632.2 kg ha^-1 (Cuadro 4). Estos resultados coinciden con los reportados por (Chávez, 1995) quien menciona que cuando se evalúan líneas endogámicas de maíz se tienen comportamientos diferentes debido a su constitución genética.

Humedad edáfica

Del mismo modo, los niveles de abatimiento de humedad (100 y 190%) generaron los valores más altos para rendimiento de campo (3 636 y 3 605 kg ha^-1, respectivamente) y así mismo, producen las mazorcas de mayor tamaño; mientras que el estrés por falta de agua (10% de abatimiento) reduce el rendimiento de forma significativa (2 664.5 kg ha^-1) y el tamaño de la mazorca (Cuadro 4). Estos resultados están de acuerdo a los obtenidos por Eck (1986); Oktem, (2008) quienes afirman que el déficit hídrico reduce significativamente el rendimiento, longitud de la mazorca, número de grano y el peso del grano en maíz. Por otro lado, Cakir (2004), menciona que se obtienen los rendimientos más altos bajo condiciones de riego normal (100%); aunque esta investigación se realizó en híbridos de maíz.

Densidad de población

También se observa que el peso volumétrico de la semilla solo fue afectado por el genotipo; donde la línea Prog B presentó el valor más alto (80.23 kg hL^-1). El ambiente de evaluación y estrés por humedad no provocaron cambios en esta característica. Estos resultados difieren de los reportados por Virgen et al. (2013), quienes observaron diferencias en el peso volumétrico al evaluar líneas progenitoras de híbridos de maíz en localidades de Valles Altos de México; lo cual indica que es un parámetro influido por el ambiente de producción. Por otro lado, Zepeda et al. (2007) mencionan que el peso volumétrico de la semilla tiene una respuesta positiva a la fertilización nitrogenada.

Las líneas Prog A y B fueron las que expresaron el menor porcentaje de daño y severidad en la mazorca por efectos del Silk Balling.

Todos los genotipos presentaron una disminución en su comportamiento agronómico cuando fueron sometidos al nivel de abatimiento de humedad de 10%; y esta condición favoreció la expresión del Silk Balling.

El factor densidad de población no tuvo efecto significativo en la expresión del Silk Balling y en la mayoría de las características agronómicas evaluadas en esta investigación; sin embrago, el rendimiento de campo fue favorecido al incrementar el número de plantas y un efecto negativo para longitud de la mazorca.

Conclusión

Todas aquellas combinaciones entre los genotipos Prog A y B con los niveles de humedad del suelo de 100 y 190% y con 110 000 plantas ha^-1 produce la mejor respuesta para el rendimiento de campo; así mismo, se expresan los porcentajes más bajos de Silk Balling.

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