Ubicación geográfica

La siembra se realizó en condiciones de riego en el Campo Experimental Bajío (CEBAJ) del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), ubicado en Roque, Celaya, Guanajuato, México, localizado a 20° 32’ de latitud norte, 100° 49’ de longitud oeste y a una altitud de 1752 m. La temperatura máxima promedio es de 25.5 °C y la mínima de 16 °C, la media anual es de 20.85 °C, el clima fluctúa entre semiseco y semicálido, con una precipitación pluvial promedio de 575.3 mm anuales ^{(Grageda-Cabrera et al., 2018)}. Se establecieron ocho ensayos, cuatro en el ciclo 2021-2022 sembrados el 30 de noviembre, 15 y 30 de diciembre y 15 de enero, y cuatro en las mismas fechas del ciclo 2022-2023.

Germoplasma

Se evaluaron 10 genotipos de cebada, cinco de dos hileras (H. distichum) en la espiga: PC13, PC14, PC15, AC Metcalfe y Explorer, las tres primeras son lineas experimentales y las dos ultimas variedades extranjeras, generadas en Canadá y Francia, respectivamente; ademas, cinco variedades de seis hileras (H. vulgare): V11 (experimental), Alina, EstelarOH y Esperanza son materiales liberados por el INIFAP y Doña Josefa (D. Josefa) fue liberada por el Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX).

Diseño y unidad experimental

Los genotipos en cada fecha de siembra se manejaron en un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones. La parcela experimental fue de cuatro surcos de 3 m de largo y 0.8 m de separación, sembrados a doble hilera con separación de 0.2 m entre hileras, en tanto que la parcela útil fueron los dos surcos centrales. Los ensayos se establecieron con una densidad de siembra de 100 kg de semilla por hectárea.

Variables respuesta

Se registraron las variables rendimiento de grano (RG) en t ha^-1, peso de mil granos (PMG) en g, peso hectolítrico (PH) en k hL^-1, contenido de proteína (CP) en porcentaje y de almidón (CA) en porcentaje, estas dos ultimas se determinaron con un analizador de grano (Marca FOOS, Infratec^TM, Dresden, Alemania).

Análisis estadístico

Se realizó análisis de varianza combinado ^{(McIntosh, 1983)} para observar el efecto de los ciclos, fechas, variedades y de las interacciones entre los factores estudiados. Se realizaron pruebas de medias (DMS P ≤ 0.05) para detectar diferencias entre niveles de los factores de variación. Los datos se analizaron estadisticamente con el programa SAS 9.4 ^{(SAS Institute, 2022)}. Con la finalidad de indentificar las variables más importantes y la dispersión de los genotipos evaluados, se efectuó un análisis de componentes principales y de interacción genotipo-ambiente. Se realizó un analsis de estabilidad del rendimiento de grano para detectar la respuesta de los materiales genéticos en las diferentes fechas de siembra e identificar si su rendimiento es predecible, estos dos ultimos se efectuaron con el modelo SREG ^{(Alvarado et al., 2020)} del programa estadístico R.

Análisis de varianza combinado

El análisis de varianza se presenta en el Cuadro 1. Se observa que el factor de variacion debido a los Ciclo de evaluación, sólo presentó diferencia estadística significativa en peso de mil granos y peso hectolítrico (P ≤ 0.05). En los factores Variedad y Fecha de siembra se observaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) en rendimiento, peso de mil granos, peso hectolítrico, contenido de proteína y contenido de almidón. En la interacción Ciclo × Variedad hubo diferencias significativas (P ≤ 0.05) en todas las variables evaluadas, salvo en peso de mil granos. En las interaciones dobles Ciclo × Variedad y Fecha de siembra × Variedad, asi como en la interacion triple Ciclo × Fecha de siembra × Variedad sólo hubo ignificancia estadística (P ≤ 0.05) en rendimiento de grano, peso de mil granos y peso hectolítrico.

En rendimiento de grano, la fuente de variación más importante según su cuadrado medio fue Fecha de siembra, seguido por variedad y por la interacción Ciclo × Variedad, lo que justifica el análisis de interacción genotipo-ambiente. La interacción Ciclo × Variedad generó la mayor variabilidad porque su cuadrado medio superó al de Ciclo × Fecha de siembra en todas las variables, salvo en contenido de almidón. En la variable rendimiento, la Fecha de siembra presentó la mayor variación, seguida por Variedades. Por la magnitud de los cuadrados medios en el peso de mil granos, el mayor impacto fue ocasionado por el Ciclo de evaluación, seguido por Variedad. En peso hectolítrico los mayores cuadrados medios lo tuvieron Ciclo de evaluación y Fecha de siembra. Finalmente, la mayor variación en la expresión del contenido de proteína y almidón fueron Fecha de siembra y la interacción Fecha de siembra × Ciclo de evaluación.

Prueba de medias

En las pruebas de medias (Cuadro 2), entre ciclos de evaluación se observó que en rendimiento de grano y contenido nutrimental (proteína y almidón) no hubo diferencias estadísticas; sin embargo, si existieron diferencias estadísticas (P ≤ 0.05) en la expresión de peso de mil granos y peso hectolítrico en favor del primer ciclo de evaluación.

Entre Fechas de siembra las del 30 de noviembre y 15 de diciembre fueron superiores (P ≤ 0.05) en rendimento de grano, peso de mil granos y contenido de proteína. En peso hectolítrico la fecha del 30 de noviembre superó (P ≤ 0.05) a las tres fechas de siembra restantes. Todo lo anterior da evidencias que la primea fecha tuvo condiciones ambientales adecuadas. Otros investigadores como ^{Pérez et al. (2015)} observaron que en la fecha del 15 de diciembre se presentaron los mayores resultados para peso hectolítrico (65.11 kg hL^-1) y peso de mil granos (44 g). La fecha del 30 de diciembre tuvo impactos similares en la expresión de peso de mil granos y peso hectolítrico. Tambien, ^{Shivhare et al. (2020)} mencionaron que los mejores resultados los obtuvieron con las condiciones ambientales del 15 de noviembre, lo cual coincide con este estudio, ya que las fechas óptimas fueron en noviembre y parte de diciembre. ^{Pal et al. (2018)} señalaron que el rendimiento fue afectado por las fechas de siembra y determinaron que los mejores rendimientos se pueden obtener en la segunda quincena de noviembre, lo cual coincide con lo sucedido en este estudio con el ensayo establecido a finales de noviembre. Por el contrario, en la fecha de siembra del 15 de enero se obtuvieron los menores valores en todas las variables evaluadas (P ≤ 0.05), excepto en CP. Esto probablemente está influido por la presencia de mayores temperaturas en el período comprendido entre espigamiento y llenado de grano ^{(Devi et al., 2021)}, lo que afectó el rendimiento de grano.

Con respecto a las variedades, en la variable rendimiento de grano se observó que las variedades de seis hileras Alina y Esperanza presentaron los mayores rendimientos (P ≤ 0.05). Cabe resaltar que Alina también estuvo en el grupo con los mayores contenidos de proteína y almidón. En contraste, los genotipos con menores rendimientos fueron Estelar-OH, Explorer, V11 y AC Metcalfe, con un rendimiento promedio de este grupo de 5.5 t ha^-1. En el caso de peso de mil granos, las variedades con mayor valor (P ≤ 0.05) fueron PC13, PC14 y PC15, que son materiales de dos hileras. En peso hectolítrico los mejores materiales (P ≤ 0.05) fueron PC13, PC14, PC15 y AC Metcalfe; por otro lado, los genotipos con valores más bajos fueron las variedades de seis hileras V11, Doña Josefa y Esperanza; este comportamiento probablemente se deba a que su grano es más pequeño en comparación con las variedades de dos hileras, lo que coincide con lo mencionado por ^{Mirosavljević et al. (2018)}, quienes detectaron que el peso del grano fue mayor en las cebadas de dos hileras, lo cual explican por la menor competencia por los asimilados al tener menor número de granos en la espiga.

En contenido de proteína sobresalieron Doña Josefa y Alina (P ≤ 0.05). En contenido de almidón destacaron Alina, PC15, Doña Josefa y Explorer (P ≤ 0.05). El porcentaje de proteína puede ser influenciado por muchos factores, como temperaturas mayores de 30 °C ^{(Devi et al., 2021)}, lo que provoca incrementos de la misma, como sucedió en el estudio que realizaron ^{Ni et al. (2020)}, donde los valores oscilaron alrededor de 14 % de proteína, lo que coincide con lo observado en la fecha del 15 de enero en este estudio.

Análisis de componentes principales

Los dos primeros componentes principales explicaron el 75 % de la varianza total del experimento. En el CP1 las variables mas importantes fueron peso hectolítrico y peso de mil granos. En el CP2 fueron rendimiento de grano, contenido de almidón y contenido de proteina.

Entre las variables evaluadas se observaron tres patrones diferentes (Figura 1). El primero fue entre las variables rendimiento de grano y contenido de almidón, donde se presentó un ángulo menor de 90° entre sus vectores, lo que se interpreta, según ^{Johnson (1998)}, como una interdependencia positiva; es decir, que a medida que uno aumenta el otro tambien lo hace. La relación positiva fue más estrecha entre el peso hectolítríco y el peso de mil granos, pues en ambas variables sus vectores se modificaron en la misma magnitud y dirección, de tal forma que a mayor peso de grano, mayor peso hectolítrico. Un caso de interdependencia negativa se observó entre rendimiento y contenido de proteína del grano; es decir, cuando el rendimiento aumentó, el contenido de proteína se redujo y viceversa, lo que se puede deber al efecto de fuente-demanda de carbohidrátos durante el llenado de grano ^{(Egli, 2017)}.

Figura 1 Valores característicos de las variables evaluadas y su relación de interdependencia entre ellas con base en los dos primeros componentes principales. CP: Componente principal. 

Entre los genotipos evaluados (Figura 2) se observó la siguiente relación: en Alina se presentó el mayor rendimiento y contenido de almidón, pues en la Figura 1 las dos variables mencionadas presentaron los mayores autovectores en el componente principal 2; además, Alina mostró bajo contenido de proteína, y esta característica se ubicó en el cuadrante IV con un ángulo aproximado de 180° con respecto a las dos variables mencionadas. Por otro lado, se observó que AC Metcalfe fue la variedad con el mayor contenido de proteína, pero también con el menor rendimiento de grano y se ubica en el cuadrante IV, lo que coincide con lo reportado por ^{Kandic et al. (2019)} en el sentido de que a mayor rendimiento hubo menor contenido de proteína. A pesar de que Esperanza y Alina presentaron buen rendimiento, su porcentaje de proteína fue de los más bajos, ya que la primera variedad se ubicó con un ángulo mayor de 90° en el cuadrante IV y el segundo genotipo se situó en el cuadrante II con un ángulo cercano a 180°, ambas con respecto al vector de proteína (Figura 1).

Figura 2 Plano cartesiano con la dispersión de los genotipos con base en las variables de rendimiento de grano, calidad física y nutrimental de 10 genotipos de cebada evaluados en dos ciclos y cuatro fechas de siembra, Celaya, Guanajuato, México. CP: Componente principal. 

Entre los genotipos extranjeros, la variedad Explorer también presentó un alto contenido de proteína, aunque se ubicó en el grupo de menor rendimiento de grano. Las líneas experimentales de dos hileras PC13, PC14 y PC15 presentaron un rendimiento intermedio con respecto a las demás variedades; sin embargo, sus valores de PMG son de los mejores, por lo cual se pueden proponer como materiales malteros.

Análisis de la interacción genotipo-ambiente

El plano cartesiano de la Figura 3, conformado por los dos primeros componentes principales, explicó el 78.2 % de la varianza total. En el analisis de interacción genotipo-ambiente se observa que las variedades Alina y Esperanza, ambas de seis hileras, presentaron los mayores rendimientos a través de los dos ciclos de evaluación y las cuatro fechas dentro de cada ciclo, como se visualiza por la mayor longitud de su vector con respecto al origen, por lo que se considera que fueron las de mayor adaptabilidad; en contraste, las variedades Estelar-OH, Explorer y AC Metcalfe no sobresalieron en ningún ambiente, ya que presentaron la menor interacción con todos los entornos evaluados y se ubican en el lado opuesto de todas las condiciones agroclimaticas estudiadas con respecto al CP2.

Figura 3 Dispersión de los genotipos y ambientes con base en los dos primeros componentes principales del modelo SREG para rendimiento de grano de 10 variedades de cebada evaluadas en dos ciclos y cuatro fechas de siembra, Celaya, Guanajuato, México. 

Las variedades PC15 de dos hileras y Doña Josefa de seis, aunque no fueron estables por las desviaciones con respecto a la recta de regresión (flecha gruesa), sus rendimientos superaron el promedio general en todos los ambientes. Las variedades PC14, Explorer, EstelarOH, AC Metcalfe y V11 se ubicaron en el lado contrario de los ambientes evaluados con respecto al CP2, fueron las que obtuvieron los menores rendimientos en todos los entornos ecológicos conformados por las combinaciones de los dos ciclos de evaluación y las cuatro fechas de siembra en cada ciclo. Es importante destacar que el bajo rendimiento de las variedades extranjeras, V11 y EstelarOH puede deberse a su baja capacidad para adaptarse a las condiciones de la región de El Bajío; el caso de las dos últimas se explica porque fueron generadas por el INIFAP para condiciones de temporal.

Con relación a la estabilidad del rendimiento en la Figura 3, la recta de regresión indica la dirección y magnitud del rendimiento. La variedad Alina fue la de mayor producción (7.2 t ha^-1), y por localizarse cercana a la recta de regresión, su rendimiento se consideran predecible o estable ^{(Pérez-Ruiz et al., 2016b)}, por tener ambas características se considera el genotipo más deseable de todos. La segunda variedad en importancia es Esperanza, con un rendimiento promedio de 6.9 t ha^-1. En tercer lugar se ubicó la línea experimental PC15 con un rendimiento promedio alto, de 6.6 t ha^-1, pero con desviaciones de regresión moderadamente altas. Entre las variedades más impredecibles o inestables se encuentran V11 (5.5 t ha^-1), Estelar-OH (5.7 t ha^-1), Explorer (5.5 t ha^-1) y AC Metcalfe (5.2 t ha^-1), variedades que además presentaron los menores rendimientos en todos los ambientes de evaluación. Entre los genotipos experimentales, PC13 presentó un comportamiento más predecible o estable y menor rendimiento (0.7 t ha^-1) con respecto a la variedad Esperanza.