Artículos

 

Sequía e interacción sequía*barrenador en la caña de azúcar durante la etapa vegetativa*

 

Drought and drought *borer interaction in sugarcane during the vegetative stage

 

José Nery Rodríguez Morales^1§, Abel Muñoz Orozco¹, Jesús Axayacatl Cuevas Sánchez², Leobigildo Córdova Téllez³, Carlos Humberto Bortoni Treviño⁴ y Héctor López Neria⁴

 

¹ Recursos Genéticos y Productividad-Genética-Colegio de Postgraduados-Campus Montecillo, carretera México-Texcoco, km 36.5, C. P. 56230, Montecillo, Texcoco, Estado de México. Tel: 01 (595) 9520200. Ext. 1470. (amunozo@colpos.mx).

² Departamento de Fitotecnia-Universidad Autónoma Chapingo. Carretera México-Texcoco km 38.5, C. P. 56230, Chapingo, Texcoco, Estado de México. Tel: 01 (595) 9521500. Ext. 1614. (jaxayacatl@gmail.com).

³ Postgrado en Recursos Genéticos y Productividad-Semillas, Colegio de Postgraduados-Campus Montecillo. Carretera México-Texcoco km 36.5, C. P. 56230, Montecillo, Texcoco, Estado de México. Tel: 01 (595) 9520200. Ext. 1511. (lcordoba@colpos.mx).

⁴ Ingenio Emiliano Zapata, Avenida Lázaro Cárdenas 51, C. P. 62780, Zacatepec de Hidalgo, Morelos. Tel: 01 (734) 3430796. (campo_eza@yahoo.com.mx). ^§Autor para correspondencia: rodriguez.jose@colpos.mx.

 

* Recibido: febrero de 2015
Aceptado: junio de 2015

 

Resumen

La sequía afecta negativamente al desarrollo y rendimiento de cultivos; el grado de afectación depende de su intensidad, del genotipo y de la interacción entre estos. En México, 62% de la caña de azúcar (Saccharum spp.) se cultiva bajo temporal. Para conocer algunos de los efectos de la sequía en este cultivo, se estableció un experimento en campo en Tlaquiltenango, Morelos, México en 2011. Se probaron diez variedades, en los tratamientos de sequía: con riego (S0) durante la Gran Sequía Invernal (GSI) que cubrió de finales de octubre de 2011 a mediados de mayo de 2012; sin riego de marzo a mediados de mayo de 2012 (S1); y sin riego de finales de noviembre de 2011 al final de la GSI (S2). Se cuantificó: número de brotes y cepas vivas; altura de planta; longitud, número y diámetro de tallos molederos; así como el número y longitud de entrenudos en estos. La sequía redujo el número de cepas y brotes vivos en 29 y 21%, respectivamente, debido al ataque de Diatraea sp., que se hizo más severo a medida que la sequía se intensificó. La recuperación de las plantas fue diferencial entre tratamientos, ya que la altura de la planta se redujo 15 y 26% para S1 y S2 respecto a S0, respectivamente. La longitud del tallo moledero se redujo en promedio para S1 y S2, 34%, asociado a reducciones en número y longitud de entrenudos. El número y diámetro de tallos molederos también se redujeron en sequía.

Palabras clave: Diatraea sp., Saccharum spp., componentes de rendimiento, gran sequía invernal.

 

Abstract

Drought impacts negatively growth and crop yield; the degree of damage depends on its intensity, genotype and the interaction between these. 62% of sugarcane (Saccharum spp.) in Mexico is grown under rainfed. To know some of the effects of drought in this crop, an experiment was established in the field in Tlaquiltenango, Morelos, Mexico in 2011. Ten varieties were tested, in the drought treatment: irrigated (S0) during the Great Winter Drought (GSI) which covered the end of October 2011 to mid-May 2012; without irrigation from March to mid-May 2012 (S1); without irrigation from late November 2011 to the end of the GSI (S2). Were quantified: number of shoots and live strains; plant height; length, diameter and number of grinding stems; number and length of internodes in these. The drought reduced the number of strains and live shoots in 29 and 21%, respectively, due to the attack of Diatraea sp., which became more severe as drought intensified. The recovery of plants was different between treatments, since the height of the plant reduced 15 and 26% for S1 and S2 regarding to S0, respectively. The length of grinding stems was reduced on average for S1 and S2, 34%, associated to reductions in the number and length of internodes. The number and diameter of grinding stems were also reduced by drought.

Keywords: Diatraea sp., Saccharum spp., great winter drought, yield components.

 

Introducción

La caña de azúcar pertenece a la Familia Botánica Poaceae, al género Saccharum, que integra 38 especies (www.theplantlist.org/31/enero/2014). Las variedades actualmente cultivadas provienen de la cruza interespecífica de especies pertenecientes a este género (Flores, 2001), entre ellas S. officinarum L., S. sinense Roxb., S. robustum Brand & Jesw. ex Grassl. y S. spontaneum L. (Price, 1963). El cultivo de la caña de azúcar es importante por sus derivados: azúcar, bagazo, etanol, entre otros. El etanol como combustible, lo convierte en una importante fuente renovable de energía.

En México se sembraron 718 890.79 ha por año de caña de azúcar (promedio de los años 2001 a 2010), con un valor de la producción de $18 837 500.51 (x 1 000) millones de pesos (SIAP, 2010). En la última década, el rendimiento medio de caña ha sido de 60 a 70 t ha^-1 y el de sacarosa de 8 000 kg ha^-1 (Aguilar, 2012). Son 57 los ingenios que procesan la caña que se produce en México, y están localizados en 15 estados, distribuidos en 6 regiones (Aguilar, 2012).

En el área de abasto del Ingenio Emiliano Zapata en Zacatepec, Morelos; el ciclo agrícola de la caña varía de 13 a 16 meses para la plantilla, con aprovechamientos posteriores de una soca y alrededor de 6 resocas, cuyos ciclos agrícolas son de 12 meses; lo que da un potencial de vida aprovechable del cultivo de aproximadamente 8 años. Aunque en muchas áreas de producción se cuenta con riego de auxilio, el agua es muchas veces insuficiente, y en el cultivo de secano se presenta un periodo prolongado de sequía durante el desarrollo del cultivo, lo cual según Martínez y Fernández (2004), se ha manifestado de manera más extensa y severa por el cambio climático. En México, 62% de la superficie cultivada con caña es de temporal (Aguilar, 2012).

Una disminución en la disponibilidad de agua tiene un efecto inmediato en el crecimiento vegetal (Pugnaire et al., 1999), y en la caña reduce la longitud de tallos, el número de brotes, de entrenudos y de tallos molederos (Ramesh y Mahadevaswamy, 2000). En la generación de las variedades disponibles de caña en México no se ha considerado el factor sequía, por lo que se desconocen los efectos resultantes de dicho factor. Una manera de obtener información al respecto, es aplicando el Modelo I de la resistencia a sequía, que considera que la resistencia genética es función de efectos genéticos genéricos (G) y específicos a sequía (G x S) (Muñoz y Rodríguez, 1988). El modelo se aplica bajo el método riego-sequía (Muñoz, 1979-80) o al evaluar los genotipos en varias localidades bajo secano (Muñoz y Rodríguez, 1988).

En el presente trabajo se evaluaron tres tratamientos de sequía en la etapa vegetativa de diez variedades de caña recomendadas para la zona productora que abastece al ingenio Emiliano Zapata, ubicado en Zacatepec, Morelos; bajo el supuesto que los tratamientos de sequía no afectan significativamente el establecimiento y desarrollo de la planta.

 

Materiales y métodos

Ubicación y características del lugar del experimento

El experimento se estableció en la parcela La Lagunilla, Ejido Palo Grande, Tlaquiltenango, Morelos; aproximadamente a 18° 35' latitud norte, 99° 08' longitud oeste y 926 msnm. El suelo de este lugar es de lomerío, inclinado, calcáreo, poco profundo, con textura franca y migajón arcilloso; con un promedio de 1.7% de materia orgánica, 27.4% de humedad a capacidad de campo y 14.4% en punto de marchitamiento permanente. De acuerdo a la estación meteorológica más cercana (Jojutla, Morelos) este sitio tiene clima cálido, es el más seco de los subhúmedos, tiene poca oscilación térmica y una precipitación pluvial anual de 832.4 mm (García, 1988). La distribución pluvial ocurre de mediados de mayo a mediados de octubre, con una Gran Sequía Invernal (GSI) de mediados de octubre de 2011 hasta mediados de mayo de 2012, durante la cual se aplicaron los tratamientos de sequía (Figura 1).

 

Material genético

Se utilizaron las variedades: V1, CP 72-2086; V2, ITV 92-1424; V3, MEX 79-431; V4, MY 55-14, V5 MEX 69-290, V6, ATEMEX 96-40; V7, CO 997; V8, MEX 80-1415; V9, ATEMEX 98-1 Y V10, LTMEX 96-10. La semilla fue donada por el Comité de Producción y Calidad Cañera del Fideicomiso Ingenio Emiliano Zapata ubicado en Zacatepec, Morelos, que consistió en trozos de caña de 0.40 m de longitud, con tres a cuatro yemas vegetativas por trozo.

 

Tratamientos de sequía

Durante el periodo de GSI se aplicaron los tratamientos de sequía, que consistieron en: con riego durante la GSI (S0); sin riego de marzo al final de la GSI (S1); y sin riego de finales de noviembre de 2011 al final de la GSI (S2). En S2 y S1 hubo 2 y 6 riegos de auxilio, respectivamente; y en S0 alrededor de 10.

 

Diseño experimental

El diseño experimental fue de Parcelas Divididas en Bloques al Azar con arreglo factorial de tratamientos, asignando los niveles de sequía a parcelas grandes y las variedades a subparcelas, con dos repeticiones. Las subparcelas fueron de dos surcos de 4.50 m de largo por 1.20 m de ancho.

 

Conducción del experimento

La siembra se realizó el 13 de septiembre de 2011 a cordón doble, depositando en cada cordón cinco trozos de caña. Si hicieron dos fertilizaciones al suelo a razón de 78.1 kg de fertilizante marca comercial Cañero (18-04.5-03) en los 1 500 m² del experimento, una en noviembre de 2011 y otra en junio de 2012. Se hicieron dos aspersiones de sulfato de fierro a razón de 16.7 g Lt^-1 de agua, una a mediados de noviembre de 2011 y la otra a mediados de marzo de 2012. También se aplicó Folidol en el mes de marzo para el control de conejos. Previo al establecimiento de los tratamientos S2 y S1, se aplicaron dos riegos rodados en todos los tratamientos de sequía (uno a mediados de septiembre de 2011 y otro a mediados de noviembre del mismo año); posteriormente, únicamente S0 y S1 fueron regados a finales de noviembre y de diciembre de 2011, y en la primera semana de febrero y de marzo de 2012; se continuó con riegos solamente para S0, aproximadamente cada mes, hasta final de la GSI.

 

Variables respuesta

Se contabilizaron los brotes o macollos vivos por subparcela en siete ocasiones entre septiembre de 2011 y agosto de 2012. Los macollos muertos se contaron en cinco cepas por parcela el 09 de marzo. Las cepas vivas y muertas por parcela fueron contadas el 08 de junio. Los brotes muertos fueron examinados visualmente y se contabilizó aquellos con daño evidente por barrenador. Se midió la altura de planta del nivel del suelo al extremo más alto de la hoja en una muestra de tres plantas con competencia completa por subparcela y en ocho ocasiones entre septiembre de 2011 y septiembre de 2012. La longitud del tallo moledero se midió a partir de su base a la última lígula visible en cuatro veces entre agosto y noviembre de 2012.El promedio del diámetro del tallo moledero se calculó en los tres tercios de seis cañas por parcela el 12 de diciembre de 2012; en esta misma fecha, en plena zafra, se determinaron también las componentes de rendimiento: número y longitud de entrenudos y número de tallos molederos.

 

Análisis estadístico

Al término de la sequía, por efecto de la interacción sequía*barrenador, desaparecieron matas e incluso parcelas completas, por lo que los datos de las población que sobrevivió se analizaron bajo un Diseño Experimental Completamente al Azar con desigual número de observaciones. Se efectuaron análisis de varianza y prueba de comparación de medias Duncan mediante el paquete SAS V.9.0. (SAS Institute, 2002).

 

Resultados y discusión

Efecto de la sequía y barrenador en brotes y cepas

El número de brotes o macollos vivos por parcela fueron modificados significativamente por los niveles de sequía (Figura 2). En el periodo de septiembre de 2011 al 04 de febrero de 2012 se registró un aumento de más de 100 brotes para los tres tratamientos de sequía, después del cual se observó una reducción que fue más pronunciada en S1 y S2, hasta un promedio de 42%, con respecto a S0 y de acuerdo con las últimas tres fechas de medición (Figura 2). También S0 mostró una ligera reducción en el número de brotes de abril a mayo (Figura 2), que corresponde a los meses más secos y cálidos, cuando el riego, posiblemente, no alcanzó a satisfacer los requerimientos de la planta.

El número de cepas vivas y muertas varió significativamente con el tratamiento de sequía aplicado (Cuadro 1); la eliminación de cepas completas (muertas) en promedio de los dos tratamientos de sequía fue 29%.Al analizar los brotes muertos se observó ataque de gusano barrenador (Diatraea sp.), lo que indica que la condición de sequía favorece el ataque de esta plaga, ya que fue más intenso a mayor déficit hídrico (Cuadro 1). Este efecto puede ser considerado como una interacción de sequía y ataque de barrenador, en la cual el efecto desfavorable se intensifica en la medida en que ambos factores, deficiencia hídrica y presencia de barrenador, se hacen más agudos.

El daño de barrenador en tallos molederos (Figura 3), es una variable que se determina de rutina durante la zafra debido a que merma la calidad industrial. Este daño respecto al de la etapa vegetativa, debe ser en algún estado tardío de desarrollo de planta puesto que no mata a los cogollos y la caña logra desarrollar y producir. El que sea una variable de rutina indica que el barrenador es un problema cotidiano en la zona de abasto.

El ataque de este insecto asociado con el efecto de la sequía, ya ha sido reportado desde 1929 en la Costa Oeste de México (Flanders, 1930). El daño ha sido cuantificado por diferentes métodos (White y Hensley, 1987), uno de ellos consiste en cuantificar la proporción de larvas dentro del tallo (Bessin et al., 1990). El control ha sido mediante sus enemigos naturales, control integral y resistencia varietal (Gifford y Mann, 1967; Bessin et al., 1990). Esto indica que la resistencia genética ya ha sido lograda pero no con base a resistencia a sequía.

El daño de barrenador se ha estudiado bastante, sin embargo su relación con la sequía se ha estudiado poco, los resultados de esta investigación señalan que debe intensificarse este enfoque dada la interacción de esta plaga con la sequía, y aún más, considerando la intensificación que está tomando con el cambio climático.

 

Efecto de la sequía en variables morfológicas

Altura de planta. Durante el periodo de evaluación se distinguen tres fases de crecimiento (Figura 4). De acuerdo con el promedio de los tres tratamientos de sequía, la primera (28-septiembre-2011 al 04-noviembre-2011) con una tasa de crecimiento promedio de 1.658 cm por día, hasta una altura de 0.77 m (04 de noviembre) previo a la aplicación de los tratamientos de sequía, razón por la cual no existen diferencias significativas (Figura 4). La segunda fase inicia antes y durante todo el periodo en que tuvieron lugar los tratamientos de sequía (04-noviembre-2011 al 08-junio-2012); en esta fase la tasa de crecimiento disminuyó y se manifestaron diferencias significativas entre los tratamientos (Figura 4). En esta segunda fase la tasa de crecimiento de S0 y S1 fue en promedio 0.253 cm por día, sin diferencias significativas, mientras que en S2 la tasa de crecimiento fue 0.101 cm por día (Figura 4).

El comportamiento similar de S0 y S1 posiblemente se debe a que fue la etapa de mayor calor y a que el agua de riego resultó insuficiente para lograr un crecimiento de la planta. La tercera fase de crecimiento corresponde al establecimiento del periodo de lluvia y se caracteriza por un incremento en la tasa de crecimiento de 0.948, 0.646 y 0.688 cm por día para los tratamientos S0, S1 y S2, respectivamente (Figura 4), esto significa que la recuperación de las plantas del estrés hídrico fue diferencial.

Longitud del tallo moledero. El estrés hídrico redujo de manera significativa la longitud del tallo moledero (Figura 5), que en promedio alcanzó 34% para ambos tratamientos de sequía con respecto al testigo, que resulta trascendental ya que es la estructura que ingresa al ingenio para la obtención de azúcar. Hemaprabha et al. (2004) señalan que la sequía puede reducir hasta 49% la longitud del tallo moledero.

De Almeida et al. (2008), señalan que bajo estrés hídrico, los genotipos tolerantes mantienen la longitud de tallos sin reducción significativa, así como su diámetro y peso. Wagih et al. (2003), encontraron una interacción genotipo x tratamiento de humedad en esta característica, así como su correlación positiva con el peso seco de biomasa.

Número de tallos molederos por cepa. La sequía afectó de manera negativa a esta componente de rendimiento (Cuadro 2), que en promedio para ambos tratamientos se redujo 80%. En investigaciones anteriores ya se había observado la reducción del número de tallos molederos por efecto de la sequía (Ramesh y Mahadevaswamy, 2000; Vasantha et al, 2005).

Diámetro de tallos molederos. El déficit hídrico provocado por los tratamientos de sequía redujo significativamente esta variable, que alcanzó en promedio 71%, con respecto al testigo (Cuadro 2).

Número y longitud de entrenudos. Tanto el número como la longitud de entrenudos, se redujeron de manera significativa por los tratamientos de sequía (Cuadro 2), lo que explica la reducción en la variable longitud del tallo moledero y en consecuencia la estructura industrializable. La reducción promedio para ambos tratamientos de sequía (S1 y S2) fue 80 y 73 % para número y longitud de entrenudos, con respecto a S0, respectivamente. En sequía, Ramesh y Mahadevaswamy (2000), también encontraron una reducción del número de entrenudos en este cultivo.

En los altos porcentajes de reducción de estas últimas 4 variables, contribuyeron de manera importante las cepas desaparecidas por la interacción sequía*barrenador, las cuales fueron más numerosas en S2 y S1. De acuerdo con dichos porcentajes, el número de tallos molederos y de entrenudos fueron los más afectados.

Se encontró una correlación positiva significativa entre todas las variables morfológicas, de tal manera que una reducción en cualquiera de ellas por efecto de la sequía, se refleja en una reducción en el resto de las variables. De Almeida et al. (2008), señalan que en caña, cuando cualquiera de las componentes de rendimiento (número, longitud, diámetro y peso de tallos) es mejorada bajo sequía, se observará una incremento en las demás, debido a la correlación positiva que hay entre ellas.

 

Conclusiones

El número de brotes y cepas vivas de caña de azúcar se redujo con los tratamientos de sequía evaluados, los cuales favorecieron el ataque de Diatraea sp., que fue más pronunciado en el nivel de sequía más severo, es decir se manifestó una fuerte interacción del ataque Diatraea sp.*sequía, lo cual no había sido reportado en la literatura. La sequía disminuyó las componentes de rendimiento (número, diámetro y longitud de tallos molederos); así como también el número y la longitud de entrenudos, que correlacionan positivamente con la longitud del tallo moledero, y que en conjunto tienen un efecto directo sobre el rendimiento.

 

Agradecimientos

Al personal de campo del Ingenio Emiliano Zapata y a los ingenieros Nora Lomelí Sandoval, Heriberto Lomelí Sandoval y Moisés Peralta González, por su apoyo en la conducción y toma de datos en esta investigación.

 

Literatura citada

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