Efecto de la densidad de población en el desarrollo y distribución de la biomasa del girasol, variedad Caburé – 15

Effect of population density in the development and distribution of biomass of sunflower, variety Caburé – 15

Jorge Luis Mena Lorenzo^*, Andrés Loreto Díaz Pita y Raudel Aguilar Díaz

Departamento de Producción Agropecuaria, Facultad de Agronomía y Forestal, Universidad de Pinar del Río, Pinar del Río, Cuba.

(*E-mail: jorgel@upr.edu.cu)

RESUMEN

En este trabajo evaluó la influencia de diferentes densidades de población a simple y a doble hilera en la biomasa del girasol, variedad Caburé – 15, en un suelo Ferralítico Amarillento Lixiviado. Se utilizó un diseño experimental en bloques completamente al azar y un testigo absoluto, con tres tratamientos de densidad y tres réplicas, en una plantación por parcelas. Se aplicó fertilización de fondo con estiércol vacuno sólido y descompuesto y Fertilizante Completo NPK antes de la siembra a toda el área experimental. Se evaluaron indicadores que caracterizan la biomasa del cultivo resultando que con una densidad de población de 20 plantas/m², sembradas a doble hilera, se obtiene mayor índice de cosecha (p < 0.01) que para densidades de 8 plantas/m² y 5.6 plantas/m², sembradas a hilera simple.

Palabras clave: distribución de biomasa, fenología, índice de cosecha.

In this work, the influence of different population densities, from single todouble row, in the sunflower biomass, Caburé - 15 variety, was evaluated in a Ferralitic Yellowish Leached Soil. A completely randomized block experimental design and an absolute control, with three density treatments and three replicates, were used in a plot plantation. Bottom fertilization was applied with solid and decomposed bovine manure and NPK Complete Fertilizer before sowing to the entire experimental area. We evaluated indicators that characterize the biomass of the crop, resulting in a higher crop index (p < 0.01) at a plant density of 20 plants/m², with a yield of 8 plants/m² and 5.6 plants/m², planted in a row simple.

Keywords: biomass distribution, phenology, harvest index.

INTRODUCCIÓN

El propio crecimiento poblacional en el mundo promovió, entre otras demandas, el consumo de cereales y oleaginosas, y como resultado la ocupación de la mayor parte de la superficie sembrada en las aéreas más productivas. Por ello, uno de los objetivos de la siembra es lograr la máxima relación planta/semilla y mantener una distribución constante entre las plantas dentro de la hilera.

En el caso particular del girasol (Helianthus annuus L.), además de sus potencialidades como oleaginosa y como flor cortada para la ornamentación, se ha demostrado que la densidad de población y la fertilización nitrogenada aumentan considerablemente su rendimiento (Sarmah et al., 1994; Escalante, 1995), conduciendo a una mayor acumulación de materia seca en la planta (Steer y Hocking, 1984; Giménez et al., 1994), a una mayor proporción de materia seca en la semilla y a un incremento en el índice de cosecha (Vega, 1999). Además, sus potencialidades bromatológicas permiten producir biomasa seca con gran contenido alimenticio para animales (Mizubuti et al., 2002; Tomich et al., 2003).

La elevada producción de masa verde por hectárea y el alto porcentaje de proteína bruta de sus hojas, tallos y flores le hacen un forraje de buena calidad. La planta completa aporta 20.5 t/ha de proteína, un valor respetable para la época seca, cuando no se tiene prácticamente alimento para los animales.

En esta investigación se determinó la influencia de diferentes densidades de población (a simple y a doble hilera) en el desarrollo y distribución de la biomasa del girasol, variedad Caburé – 15, en las condiciones edáficas de un suelo Ferralítico Amarillento Lixiviado (Mena et al., 2015).

MATERIALES Y MÉTODOS

Ubicación del área experimental

Ubicación Político-Administrativa

El área de estudio Finca Los Ortiz se localiza en la República de Cuba, en el km 13.50 de la carretera a la Coloma, en Las Llanadas, que es un asentamiento humano perteneciente al municipio San Luis, en la provincia Pinar del Río, al norte del Consejo Popular Las Palizadas y colindando con el Río Guamá. 

Ubicación Geográfica

Está localizada a 22°16ʹ33ʹʹ latitud Norte y 83°40ʹ51ʹʹ longitud Oeste, con coordenada plana X = 223 726.3 m y coordenada plana Y = 274 477.7 m (Sistema de Información Geográfica, 2014), a una altitud de 10 a 15 msnm (Figura 1).

Ubicación Hidrográfica

Se encuentra ubicada a 3.50 km de las márgenes del río Guamá.

Ubicación Práctica

Caracterización agronómica del área experimental

Topografía

Tiene una extensión de 9 287.43 m² (7.9 ha). 

Relieve

La Finca Los Ortiz pertenece a la llanura sur de Pinar del Río, con relieve regular llano de pendiente de 1-4 %.

Litología

Se caracteriza por ser del tipo arenoso cuarcítico, del sub-tipo típico, desarrollado con materiales transportados y corteza de meteorización ferralitizada o caolinizada. En los primeros 25 cm del perfil (profundidad efectiva) el contenido de materia orgánica es de 1.1%, y a los 45 cm presenta mediana profundidad pedológica y poca humificación (˃ 2%). Es un suelo fuertemente desaturado, con gran degradación por erosión eólica, su textura es arenosa fina y se encuentra a 44 msnm.

Cantidad de agua de riego

En los informes de registros hidráulicos realizados se cuenta con el aforo del pozo que abastece de agua a la finca y a fincas aledañas, realizado el 25 febrero de 2001, considerando positivo el buen abasto de agua para efectuar el riego, con criterios sostenidos de potabilidad.

Los indicadores de calidad del agua de riego fueron obtenidos en el Laboratorio de Química de la Universidad de Pinar del Río, con equipos certificados: un CONDUCTIVITY METER MODEL DDSJ-308A y un HANNA Instruments pH 211 microprocessor pH Meter (Cuadro 1).

Todos los valores se encuentran por debajo de los permitidos por el Instituto de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente Provincial, para aguas de tipo 1. Posee un pH ligeramente básico, una densidad y temperatura aceptables para el riego. El porciento de salinidad es muy bajo según el valor obtenido de conductividad eléctrica, informando acerca de la buena calidad del agua de riego, pues la concentración y composición de sales disueltas no resultan nocivas para el cultivo del girasol.

Edafología

Los estudios edafológicos se centraron en las propiedades físicas y químicas del suelo. Para ello se consultaron los mapas cartográficos 1:10 000 y 1:25 000 (Instituto de Suelos, 2010); Ministerio de la Agricultura (MINAGRI, 2002); informes de producción, agroquímico y muestreos de suelos en las campañas tabacaleras (2010-2011, 2011-2012); el Sistema de Información Geográfica (SIG, 2014); los estudios de García et al. (2014) en suelos aledaños y la propia observación de campo de los investigadores, apoyados en la guía propuesta por López (1972) para el Estudio de suelos, con métodos de laboratorio y de campo.

Se trata de un suelo Ferralítico Amarillento Lixiviado, caracterizado por tener siempre nódulos ferruginosos, de perfil ABtC, en los que predomina el color amarillo-amarillento, a veces con manchas rojizas (Hernández et al., 2015), y se corresponde con un Ultisol, según clasificación de la Soil Taxonomy (Unites States Department Agriculture, 1975). Sus propiedades físicas se encuentran detalladas en el Cuadro 2.

Es un suelo muy pobre en materia orgánica, con bajo grado de humificación, erosión hídrica, salinidad actual y/o potencial, baja capacidad de intercambio catiónico, poco contenido en bases cambiables, muy baja retención de humedad, alta compactación y mal drenaje interno.

Climatología

Se trabajó con los datos correspondientes a la Estación Meteorológica de Pinar del Río, ubicada en los 22º22’0” latitud Norte (N) y los 83º40’0” longitud Oeste (W), situada a 54 msnm. Con la serie de datos ofrecidos por el Instituto de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente Provincial, correspondiente a los últimos 30 años, se construyó el siguiente diagrama bioclimático (Figura 2).

Del análisis de temperaturas y precipitaciones observadas en el diagrama se aprecian dos periodos. Uno poco lluvioso de octubre a la segunda quincena de mayo, y otro lluvioso de junio a septiembre. En el mes de diciembre y desde la segunda quincena de marzo hasta abril la evaporación potencial es mayor que la suma de precipitaciones, correspondiente a un periodo seco. En el resto del año la evaporación potencial es menor que la suma de las precipitaciones. El exceso de precipitación (lluvia superior a los 100 mm mensuales) corresponde a los meses desde junio hasta septiembre, en una transición hacia el clima tropical húmedo lluvioso.

Tratamiento y diseño experimental

Indicadores medibles

Descripción fenológica según las fases de desarrollo del cultivo.

Área foliar (AF). Se determinó utilizando las dos ecuaciones propuestas por Schneiter (1978). En ambas ecuaciones Y (cm²) es la superficie de la hoja, su área foliar. Para el estudio se utilizó un planímetro y se determinaron curvas de regresión lineal para tres tamaños de hojas.

Para valores de X (ancho) entre 0 y 21 cm

Para valores de X (ancho) superiores a 21 cm

Índice de área foliar (IAF), según Escalante y Kohashi (1997).

AF es el promedio de área foliar por plantas, DP el número de plantas en el área sembrada (AS). El índice de área foliar se expresa en cm².

Número de hojas senescentes (NHS), a partir de los 60 días (frecuencia quincenal) después de la siembra hasta la cosecha.

Duración del área foliar (DAF), que indica el lapso en que el área foliar es funcional en el período vegetativo, reproductivo y total.

Biomasa total (BT), como la suma de la masa (g) seca de cada órgano de la planta por m², sin considerar la raíz. Se determinó llevando a secado cada estructura de la planta hasta peso constante en una estufa de ventilación forzada a 80 ºC por 72 horas. Para ello se cosecharon las plantas de los surcos centrales a los 20, 49, 60, 90, 105 días después de la siembra (DDS), con excepción de aquellas que se encuentran a 50 cm del borde del surco para evitar el efecto de borde.

Tasa de crecimiento del cultivo (TCC), de los 20 a los 90 DDS, fue la pendiente de la recta de regresión de la biomasa (masa seca, g/m²) y el tiempo expresado en días. 

Índice de cosecha (IC), como el cociente entre la masa seca de la parte de la planta económicamente aprovechable (Rendimiento económico), en este caso la masa de las semillas, y la masa seca total de la planta sin raíces (Rendimiento biológico), en este caso la biomasa total durante la cosecha. 

Se utilizaron tres repeticiones (bloques) de seis surcos de 10 m de longitud cada uno, teniendo en cuenta la distribución detallada en la Figura 3.

En el bloque 1 (Testigo absoluto) se utilizó el método de siembra de hilera simple, con una distancia entre plantas de 35 cm y entre surcos de 1 m, lográndose una densidad de población de 6 plantas/m² y 60 000 plantas/ha. En lo adelante la nomenclatura de este bloque será DSHs-35 (6).

En el bloque 2 se utilizó el método de siembra de hilera simple, con una distancia entre plantas de 25 cm y entre surcos de 1 m, lográndose una densidad de población de 8 plantas/m² y 80 000 plantas/ha. En lo adelante la nomenclatura de este bloque será DSHs-25 (8).

En el bloque 3 se utilizó el método de siembra de doble hilera, con una distancia entre plantas de 20 cm, entre hileras de 0.50 m y entre centro y centro de cada hilera de 1 m, lográndose una densidad de población de 20 plantas/m² y 200 000 plantas/ha. Su nomenclatura será DSdH-20 (20).

Cada bloque se fertilizó antes de la siembra a una profundidad de 15 cm empleando 16 kg de estiércol vacuno y 4.5 kg Fertilizante Completo (NPK). A los tres bloques se les aplicó el mismo tratamiento cultural e igual riego y fertilización. Se tuvo en cuenta durante el conteo el cuidado al cultivo para no dañarlo por el laboreo mecánico y la manipulación de sus hojas.

Para el análisis estadístico se aplicó el paquete estadístico Statistical Package for Social Science (SPSS), para Windows, versión 15 (2004).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Descripción fenológica según las fases de desarrollo del cultivo

A los 20 días DDS se había logrado la germinación en cada bloque con muy pocos claros en cada unidad experimental. En el bloque donde se sembró a doble hilera y con distancia entre plantas de 20 cm los resultados en porciento de germinación también superan a los de hilera simple, aunque sin diferencias altamente significativas entre ellas. Respuestas similares encontraron Steer y Hocking (1984), Gimenez et al. (1994), Vega (1999) y Escalante et al. (2008), variando las densidades de población y utilizando la fertilización nitrogenada.

El inicio de floración ocurrió a los 60 y 71 días después de la emergencia para los bloques 2 y 3, sin diferencias significativas. La madurez fisiológica ocurrió a los 90 y 95 días después de la emergencia para los bloques 2 y 3. El bloque 1 maduró a los 95 DDS.

Número de hojas con el 50% o más de color verde (NHV)

El número de hojas con el 50% o más de color verde por m² mostró un incremento significativo por efecto de la densidad de población (Figura 4).

Dichos incrementos se ajustaron a un modelo cuadrático. En DSdH-20 (20), las tasas de incremento durante los estados iniciales de desarrollo fueron altas (10.5 hojas/m²d^-1) y tendieron a decrecer después de la etapa de floración. En las densidades DSHs-25 (8) y DSHs-35 (6), las tendencias fueron similares, pero con menores tasas de incremento (2.8 hojas/m²d^-1 y 1.68 hojas/m²d^-1, respectivamente).

Las plantas en DSdH-20 (20) produjeron 508 y 588 hojas por m² más que DSHs-25 (8) y DSHs-35 (6), respectivamente, como consecuencia del mayor número de plantas por m². Tendencias similares fueron reportadas en girasol en clima cálido por Olalde et al. (2000), quienes señalaron incrementos de 43 y 99% del número de hojas por m² en densidades de 7.5 y 10 plantas/m², con respecto a 5 plantas/m² (125 hojas/m²), a los 54 DDS.

Hernández (2003), en la selección de híbridos y variedades de girasol, ha enfatizado al definir una arquitectura de la planta, que pueda garantizar una mayor y más eficiente intercepción de la radiación solar. Esto se logra por la disposición espacial y el número de hojas que tenga la planta, existiendo estrecha relación entre el índice del área foliar y los rendimientos biológicos y económicos.

Índice de área foliar (IAF)

El índice de área foliar mostró durante el desarrollo del cultivo un aumento significativo por efecto de la densidad de población. Dicha tendencia fue similar a la curva del número de hojas verdes en donde el valor máximo también se observó a los 60 días después de la siembra. Posteriormente, el número de hojas verdes y el índice de área foliar disminuyeron debido a la senescencia hasta alcanzar los valores más bajos durante la madurez fisiológica (Cuadro 4).

Número de hojas senescentes (NHS)

A partir de los 60 días después de la siembra, cada 15 días hasta la cosecha, se contabilizó el número de hojas senescentes, considerándose como tal a aquellas que presentaron más del 50% de color amarillo. La tasa de senescencia fue la pendiente de la recta de regresión entre el número de hojas senescentes y el tiempo empleado en días para el conteo.

Puede apreciarse (Figura 5) que en DSdH-20 (20) la tasa de incremento en número de hojas verdes durante los estados iniciales fue alta y tendió a decrecer en la tasa de senescencia hasta el valor de 3.2, después de la etapa de floración, superior a los tratamientos DSHs-25 (8), con tasa de senescencia de 0.3 y DSHs-35 (6), con tasa de senescencia de 0.2, respectivamente. Ello puede atribuirse al incremento de la densidad de población (Aguilar et al., 2005).

Duración del área foliar (DAF)

La duración del área foliar (DAF) se amplió por efecto de la densidad de población (Cuadro 5), principalmente antes de la floración. La máxima duración del área foliar (147 días) se registró en las plantas con alta densidad de población, la cual fue superior a DSHs-25 (8) y DSHs-35 (6), debido al mayor desarrollo del índice de área foliar y al aprovechamiento de los nutrientes presentes en el suelo.

La permanencia del área foliar (DAF) se amplió por efecto de la densidad, principalmente antes de la floración. La máxima duración del área foliar (147 días) se registró en las plantas con alta densidad, la que fue superior a DSHs-25 (8) y DSHs-35 (6), debido al mayor desarrollo del índice de área foliar. Escalante et al. (2008) hallaron tendencias similares en girasol en condiciones de humedad residual.

Biomasa total de la planta en fases de su desarrollo

Se observa que la producción de biomasa mostró una relación lineal alta (R² = 0.99), con el índice de área foliar máximo, lo que permite inferir que existe una relación directamente proporcional entre el crecimiento del índice de área foliar y la producción de biomasa total de los órganos de la planta.

Lo anterior puede atribuirse a una mayor fotosíntesis, debida al crecimiento del dosel vegetal que proporciona mayor intercepción de luz y mayor aprovechamiento de los recursos hídricos y nutrimentales. Respuestas similares a la densidad de población observaron Vega et al. (2001) y Aguilar et al. (2005) en girasol cv. Victoria en condiciones de temporal y, Escalante et al. (2008), en girasol en condiciones de humedad residual. La información anterior se utiliza para determina la tasa de crecimiento del cultivo (TCC) en función de su biomasa total de este.

Tasa de crecimiento del cultivo (TCC) en biomasa total

La tasa de crecimiento del cultivo de los 20 a los 105 DDS se determinó a través de la pendiente de la recta de regresión de la biomasa (masa seca, g/m²) y el tiempo (Cuadro 6). Como se observa, la tasa de crecimiento en biomasa del cultivo es superior donde la densidad de población es mayor (DSdH-20 con 16.8 g/m²d^-1) que donde la relación de plantas por unidad de superficie disminuye, como en el caso de DSHs-30, con 14.8 g/m²d^-1 y DSHs-35, con 14.0 g/m²d^-1.

Ello se debe a que existe relación entre la tasa de crecimiento del cultivo, la radiación solar, el índice de área foliar y la eficiencia del cultivo para transformar la radiación en materia seca. De acuerdo con Morales et al. (2006), la superficie foliar con que cuenta una planta influye directamente en su actividad fotosintética y, por tanto, en la acumulación de su masa seca.

El Caburé-15, en su máxima densidad de siembra, incrementó su índice de área foliar y con ello su capacidad de captar con eficiencia la radiación solar y lograr la máxima fotosíntesis. Todo lo cual permite aumentar la acumulación de biomasa total y la producción de granos, lo que se traduce en rendimiento del cultivo.

Distribución de la biomasa en los órganos de la planta índice de cosecha (IC)

La mayor acumulación de materia seca en hojas ocurrió con alta densidad de población, para 20 plantas/m². Olalde et al. (2000) encontraron resultados diferentes e interpretaron que puede estar relacionada con un mayor espacio disponible entre plantas, ocasionando una mayor disponibilidad de luz, agua y nutrimentos. Según los autores, para 5 plantas/m² ocurrió una temprana senescencia de hojas a partir de los 45 días después de la siembra.

En los tres niveles de densidad se observó un notable incremento en la acumulación de materia seca en el capítulo (Cuadro 8), a partir de los 90 DDS. La mayor acumulación ocurrió alrededor de los 100 DDS (madurez fisiológica). DSdH-20 mostró la acumulación de materia seca más alta con 801.4 g/m², superior a las densidades DSHs-35 (496.1 g/m²) y DSHs-30 (575.4 g/m²), respectivamente.

El aumento en la acumulación de materia seca en el capítulo y disminución de la misma en las hojas concuerdan con lo reportado en girasol por Villalobos et al. (1994) bajo condiciones de riego. Con relación a la acumulación de materia seca en la semilla al final de la madurez fisiológica (100 DDS), se obtuvo que a mayor densidad de población mayor fue la masa de semillas por m², con 489.0 g/m², y fue superior a DSHs-35 y DSHs-30 en 291.2 g/m² y 379.9 g/m², respectivamente.

La importancia de la variación en la repartición de fotoasimilados entre los órganos de la planta tiene principal atención en el índice de cosecha como un criterio específico de selección de genotipos con potencial de producción alto (Gifford et al., 1984), pero, además, puede ser modificado por el manejo del cultivo. En las tres densidades, la mayor proporción de materia seca (%), respecto a biomasa total, se generó en tallo, seguido de semilla, receptáculo y hoja (Figura 7).

El aumento en la densidad generó una menor proporción de materia seca en tallos y hojas, y un ligero aumento en el capítulo. No obstante, se indujo a una ligera disminución en la proporción de la semilla en cada capítulo. Esto último pudo estar relacionado con una mayor competencia intraespecífica entre plantas generando capítulos más pequeños y menor número de semillas por capítulo, tal como lo refieren Olalde et al. (2000).

El déficit de población no permite que este exprese el potencial del cultivo en el rendimiento de granos/ha, aun cuando la variedad posea un aceptable diámetro de la cabezuela y rendimiento en gramos/cabezuela. De acuerdo con Sakac et al. (1998), para obtener buenos rendimientos en girasol es más importante incrementar el número de plantas/ha que la producción de semilla/plantas.

CONCLUSIONES

La biomasa de girasol, variedad Caburé-15, constituye un importante alimento animal, por su alto contenido energético (alto porcentaje de proteína bruta de sus hojas, tallos y flores) siendo la época de siembra su aspecto más importante por coincidir con el período menos lluvioso, donde más escasean los alimentos.

Con una densidad de población de 20 plantas/m², sembradas a doble hilera, se obtiene mayor rendimiento biomásico. Dichas plantas mostraron los valores más altos en tasa de crecimiento del cultivo (16.8 g/m²d^-1), masa seca por m² de hojas (295.8 g/m²), tallos (898.1 g/m²), capítulos (801.4 g/m²), receptáculos (391.1 g/m²) y semillas (489.0 g/m²), comparadas con las plantas de densidades de población de 6 plantas/m² y 8 plantas/m², sembradas a hilera simple.

Como resultado se puede afirmar que con una densidad de población de 200 000 plantas/ha, sembradas a doble hilera, se obtiene mayor índice de cosecha  (IC = 0.35), que para densidades a simple hilera con 80 000 plantas/ha (IC = 0.30) y 56 000 plantas/ha (IC = 0.25). También se incrementó el número de hojas verdes por m² (700) (7 000 000/ha), el índice de área foliar (6.1), la producción de biomasa total (13 996,17 kg/ha) y la masa seca de hojas (2 963 kg/ha), tallos (8  997,19 kg/ha), capítulos (8 028.45 kg/ha), receptáculos (3 918 kg/ha) y semillas (4 898.81 kg/ha).

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Recebido/received: 2017.09.29

Recebido en versión revisada/received in revised form: 2017.10.24

Aceptado/accepted: 2017.10.25