revista mexicana de ciencias agrÍcolas

REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS Antes: Agricultura Técnica en México

ISSN: en trámite

La Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas es una publicación del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Tiene como objetivo difundir los resultados originales derivados de las investigaciones realizadas por el propio instituto y por otros centros de investigación y enseñanza agrícolas existentes en la república mexicana y en otros países. Su periodicidad es trimestral y cada volumen consta de cuatro números. Se distribuye mediante canje, en el ámbito nacional e internacional. Los artículos de la revista se pueden reproducir total o parcialmente, siempre que se otorguen los créditos correspondientes.

Los experimentos realizados puede obligar a los autores(as) de los artículos a referirse a nombres comerciales de algunos productos químicos. Este hecho no implica recomendación de los productos citados; tampoco significa, en modo alguno, respaldo publicitario a favor de los productos mencionados.

Indizada en: Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe (REDALyC), Biblioteca electrónica SciELO-México, Agrindex, Bibliography of Agriculture, Agrinter y Periódica.

La Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas está incluida en el Índice de Revistas Mexicanas de Investigación Científica y Tecnológica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).

Reproducción de resúmenes en: Field Crop Abstracts, Herbage Abstracts, Horticultural Abstracts, Review of Plant Pathology, Review of Agricultural Entomology, Soils & Fertilizers, Biological Abstracts, Chemical Abstracts, Weed Abstracts, Agricultural Biology, Abstracts in Tropical Agriculture, Review of Applied Entomology, Referativnyi Zhurnal, Clase, Latindex, Hela, Viniti y CAB International.

Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas, revista del segundo trimestre de 2010. La presente publicación se terminó de imprimir en el mes de junio de 2010. Editora responsable: Dora Ma. Sangerman-Jarquín. Número de certificado de reserva otorgado por el Instituto Nacional del Derecho de Autor: 04 - 2010 - 012512440200 - 102. Número de certificado de licitud de título: en trámite. Número de certificado de licitud de contenido: en trámite. Domicilio de publicación: Campo Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los Reyes-Lechería, km 18.5. Texcoco, Estado de México. C. P. 56230. Domicilio de impresión: Imagen Gráfica. Allende Núm. 57. Barrio Mazatla, Papalotla, Texcoco, Estado de México. C. P. 56050.

Portada: Rendimiento y periodo de cosecha en chile pimiento.

editora en jefaDora Ma. Sangerman-Jarquín

editor asociadoAgustín Navarro Bravo

comité editorial internacional

Silvia I. Rondon, Universidad del Estado de OregónJames Beaver, Universidad de Puerto Rico

Steve Beebe, Centro Internacional de Agricultura Tropical Elvira González de Mejía, Universidad de Illinois James D. Kelly, Universidad Estatal de Michigan

José Sangerman-Jarquín, Universidad de YaleVic Kallins, Universidad de Toronto

Bram Govaerts,Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y TrigoBernardo Mora Brenes, Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria-Costa Rica

Charles Francis, Universidad de NebraskaCésar Azurdia, Universidad de San Carlos-Guatemala

Daniel Debouk, Centro Internacional de Agricultura TropicalDavis E. Williams, Biodiversity International-Italy

comité editorial nacional

Alejandra Covarrubias Robles, Instituto de Biotecnología de la UNAMJesús Axayacatl Cuevas Sánchez, Universidad Autónoma Chapingo

Esperanza Martínez Romero, Centro Nacional de Fijación de Nitrógeno de la UNAMLeobardo Jiménez Sánchez, Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

Ernesto Moreno Martínez, Unidad de Granos y Semillas de la UNAMAndrés González Huerta, Universidad Autónoma del Estado de México

Rita Schwentesius de Rindermann, Centro de Investigaciones Económicas, Sociales y Tecnológicas de la Agroindustria y Agricultura Mundial de la UACH

Froylán Rincón Sánchez, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro June Simpson Williamson, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPNGuadalupe Xoconostle C., Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN

José F. Cervantes Mayagoitia, Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco

árbitros de este número

Salvador Horacio Guzmán Maldonado. INIFAP

Sergio Hernández Verduzco. Universidad Autónoma de Sinaloa

Daniel Martínez Carrera. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

Jaime Piña Razo. INIFAP

Reynerio Adrián Alonso Bran. Universidad Autónoma de Chiapas

Rafael Veloz Rodríguez. Instituto Tecnológico de Celaya

Jorge A. Zegbe. INIFAP

Ramón Gerardo Guevara González. Universidad Autónoma de Querétaro

María Hilda Pérez Barraza. INIFAP

Eloy Conde Barajas. Instituto Tecnológico de Celaya

Mario González Chavira. INIFAP

Irineo Torres Pacheco. Universidad Autónoma de Querétaro

Oscar Hugo Tosquy Valle. INIFAP

Leila M. Vásquez Siller. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro

Raúl Rodríguez Guerra. INIFAP

Roberto Núñez Escobar. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

José Ariel Ruíz Corral. INIFAP

Alejandro Moreno Résendez. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro

Alejandra Mora Avilés. INIFAP

Jorge Etchevers Barra. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

Rubén García Silva. INIFAP

Amalio Santacruz Varela. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

Víctor Montero Tavera. INIFAP

Sergio Hugo Sánchez. Universidad Autónoma de Zacatecas

Rafael Bújanos Muñiz. INIFAP

Abelardo Núñez Barrios. Universidad Autónoma de Chihuahua

Agustín Limón Ortega. INIFAP

editores correctores

Dora Ma. Sangerman-JarquínAgustín Navarro Bravo

REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS Antes: Agricultura Técnica en México

ISSN: en trámite

ARTÍCULOS ARTICLES

Evaluación automatizada de tierras para el cultivo de ajonjolí en relevo a maíz. Automated land evaluation for cropping, maize and sesame in relay intercropping.Robertony Camas Gómez, Antonio Turrent Fernández, Jaime López Martínez, Pedro Cadena Iñiguez, Bernardo Villar Sánchez, Reynol Magdaleno Gonzáles, Francisco Cruz Chávez y José Isabel Cortes Flores.

Extracción secuencial y caracterización fisicoquímica de ácidos húmicos en diferentes compost y el efecto sobre trigo. Sequential extraction and physicochemical characterization of humic acids in different compost and the effect on wheat.María Dolores Rodríguez Torres, José Venegas González, M. V. Angoa P. y José Luis Montañez Soto.

Respuesta en rendimiento de híbridos de maíz a diferentes distancias entre surcos y densidades de plantas. Yield response of maize hybrids to different distances between furrows and density from plants.Leonardo Soltero-Díaz, Carlos Garay-López y José Ariel Ruiz-Corral.

Diversidad genética, patogénica y morfológica del hongo Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) de Michoacán, México. Genetic, pathogenic and morphological diversity of fungi Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) from Michoacan, Mexico.Víctor Montero Tavera, José Luciano Morales García, Mario Martín González Chavira, José Luis Anaya López, Tarsicio Corona Torres y Amanda Gálvez Mariscal.

Uso del vetiver para la fitorremediación de cromo en lodos residuales de una tenería. Use of vetiver for the fitoremediation of chromiun in residual sludges in a tennery.Duilio Torres Rodríguez, Adriana Cumana, Odalis Torrealba y Diana Posada.

Obtención de plantas haploides en chile miahuateco (Capsicum annuum L.). Obtaining haploid plants from miahuateco chili pepper (Capsicum annuum L.).Marcelina Vélez Torres, Alejandrina Robledo Paz, Tarsicio Corona Torres, Víctor Heber Aguilar Rincón, Porfirio Ramírez Vallejo y Javier Suárez Espinosa.

Respuesta fisiológica de la semilla chile piquín [Capsicum annuum var. glabriusculum (Dunal) Heiser & Pickersgill] al ácido giberélico e hidrotermia. Physiological response of chili piquin pepper [Capsicum annuum var. glabriusculum (Dunal) Heiser & Pickersgill] seeds to gibberlic acid and hot water.Alfonso García Federico, Salvador Montes Hernández, José Antonio Rangel Lucio, Edmundo García Moya y Mariano Mendoza Elos.

Cobertura vegetal, vermicompost y actividad microbiana del suelo en la producción de tomate. Soil cover crop, vermicompost and soil microbial activity in the tomato production.Manuel Villarreal-Romero, Saúl Parra-Terraza, Pedro Sánchez-Peña, Sergio Hernández-Verdugo, Tomás Osuna-Enciso y José Basilio Heredia.

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NOTA DE INVESTIGACIÓN INVESTIGATION NOTE

Fortalecimiento de la competitividad del sector agropecuario en Hidalgo. Strengthening the competitiveness of the agricultural sector in Hidalgo.Alma Velia Ayala Garay, Dora Ma. Sangerman-Jarquín, Rita Schwentesius de Rindermann, Miguel Ángel Damían Huato y Carmen Guadalupe Juárez Rivera.

ENSAYO ESSAY

Análisis de mortalidad, producción y adaptabilidad de clones de batata al agrosistema de Piedemonte Llanero. Analysis of mortality, production and adaptability of sweet potato clones to the Piedemonte Llanero agrosystem.Ruth Rodríguez Andrade, Gustavo Correa Assmus y Ricardo Fournier Ángel.

DESCRIPCIÓN DE CULTIVARES DESCRIPTION OF CULTIVARS

H-66 híbrido de maíz para los Valles Altos de los estados de México y Tlaxcala. H-66 maize hybrid for the central highlands of the Mexico and Tlaxcala states.José Luis Arellano Vázquez, Juan Virgen Vargas y Miguel Angel Avila Perches.

Banámichi C2004, nueva variedad de trigo cristalino. Banamichi C2004, new durum wheat cultivar.Miguel Alfonso Camacho-Casas, Guillermo Fuentes-Dávila, Pedro Figueroa-López, Roberto Javier Peña-Bautista, Gabriela Chávez-Villalba, Víctor Valenzuela-Herrera, José Luis Félix-Fuentes y José Alberto Mendoza-Lugo.

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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.1 Núm.2 1 de abril-30 de junio, 2010 p. 119-131

EVALUACIÓN AUTOMATIZADA DE TIERRAS PARA EL CULTIVO DE AJONJOLÍ EN RELEVO A MAÍZ*

AUTOMATED LAND EVALUATION FOR CROPPING, MAIZE AND SESAME IN RELAY

INTERCROPPING

Robertony Camas Gómez1§, Antonio Turrent Fernández1, Jaime López Martínez2, Pedro Cadena Iñiguez2, Bernardo Villar Sánchez2, Reynol Magdaleno González2, Francisco Cruz Chávez2

y José Isabel Cortes Flores3

1Campo Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchan, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. Tel. 01 595 9212681. ([email protected]). 2Campo Experimental Centro de Chiapas. INIFAP. Carretera Ocozocoautla-Cintalapa, km 3. Ocozocautla, Chiapas. A. P. 29140. Tel. 01 968 6882911. ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]). 3Edafología. Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco, km 36.5, Montecillo, Texcoco, Estado de México. C. P. 56230. Tel. 01 595 9520248. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].

RESUMEN

En La Frailesca, Chiapas el cultivo principal es maíz en monocultivo. Este se siembra principalmente en suelos de terraza intermedia, ubicados fisiográficamente entre suelos de vega a orillas de ríos y laderas. El objetivo de este estudio fue generar un modelo para planificar el establecimiento de maíz (Zea mays L.) de temporal y ajonjolí (Sesamun indicum L.) como cultivo en relevo después de maíz. El modelo se generó aplicando la metodología del sistema automatizado de evaluación de tierras de la FAO, ALES versión 4.5. Para esto se recabó información técnica, cartográfica y de campo para hacer una base de datos. El procesamiento de la cartografía se realizó por medio del software Arc View 3.2. Se clasificaron 22 unidades de tierra considerando las características físicas y químicas del suelo. Del área total evaluada el maíz presentó las siguientes aptitudes físicas: apta 2.3%, moderada 28.2%, marginal 50.3% y no apta 19.2%. Para el ajonjolí en relevo; 19.2% apta, 61.5% moderada y 19.2% no apta. Los rendimientos simulados fueron muy similares a las parcelas de validación y demostración establecidas en la región. Se concluyó que del área total evaluada y cultivada con maíz en monocultivo, 80.7% puede intensificarse mediante

ABSTRACT

In the Frailesca, Chiapas, maize is the main crop in monoculture. It is mainly Brown in intermediate terrace soils, located physiographically between lowland soils on river banks and hillsides. The aim of this study was to create a model to plan the establishment of maize (Zea mays L.) as a seasonal crop and sesame (Sesamun indicum L.) as a relay crop after maize. The model was created by applying the FAO methodology for automatic land evaluation, ALES version 4.5. In order to do this, technical, cartographic and field information was gathered in order to create a data base. Maps were processed using the program Arc View 3.2. Twenty two units of land were classified, considering the soil’s physical and chemical characteristics. Out of the total area evaluated, maize displayed the following physical aptitudes: adequate 2.3%, moderate 28.2%, marginal 50.3% and inadequate 19.2%. For the relay sesame; 19.2% was adequate, 61.5% moderate and 19.2% inadequate. The simulated yields were very similar to the validation and demonstration parcels established in the area. It was concluded that out of the total area evaluated and cultivated with maize in monoculture, 80.7% can be intensified by introducing relay sesame, and that the automated land system helps create a reliable plan for soil use.

* Recibido: mayo de 2009

Aceptado: enero de 2010

Robertony Camas Gómez et al.120 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

la introducción de ajonjolí en relevo, y además el sistema automatizado de tierras permite realizar una planificación confiable para el uso del suelo.

Palabras clave: Sesamun indicum L., sistema experto.

INTRODUCCIÓN

La Frailesca, es la región maicera más importante del estado de Chiapas, con una producción de 400 000 t de grano, que representa 33% de la producción estatal, con un rendimiento medio de 3.3 t ha-1 (Coutiño et al., 2004). El maíz se cultiva en 120 000 ha bajo condiciones de temporal y la mayor parte de esta se ubica en áreas de terrazas caracterizadas por pendientes de 0 a 15%, comprendidas entre las tierras de vega y ladera, que representan 56% de la superficie total de La Frailesca. El sistema de producción es monocultivo, representando el maíz el único ingreso económico durante todo el año.

Para fomentar una mayor productividad de los suelos en terraza, recientemente se han introducido en relevo a maíz, especies como el ajonjolí (Sesamun indicum L.), sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench), ya que éstas completan su desarrollo con la humedad residual prevaleciente, después que el maíz alcanza la madurez fisiológica (Camas et al., 2007). Sin embargo, para el éxito de este sistema de producción intensivo, es prioritario realizar una evaluación de tierras que permita determinar cuáles son los suelos más aptos agronómica y económicamente.

En relación a los métodos de evaluación de tierras, se han desarrollado un gran número de sistemas desde los convencionales (cualitativos) hasta los índices de productividad y modelos de simulación matemática, mismos que pueden ser usados en forma separada o combinados (Van et al., 1992). Estos en su mayoría, están orientados hacia acciones de corto plazo y no tanto para labores de planificación, entendida como el proceso de distribución de uso del suelo, para lograr un beneficio máximo del grupo de usuarios, en corto, mediano y largo plazo, sin degradar el suelo. Como consecuencia, la FAO (1976) propone la metodología de esquema para evaluación de tierras; a través del sistema automatizado de evaluación de tierras (ALES), el cual es un sistema experto para la evaluación sistemática de los recursos naturales, considerando tres enfoques: clasificación cualitativa de aptitud de tierras, evaluación física cuantitativa y clasificación económica de tierras (Rossiter et al., 1995).

Key words: Sesamun indicum L., expert system.

INTRODUCTION

The Frailesca, is the most important maize-growing area in the state of Chiapas, since it produces 400 000 t of grains, which accounts for 33% of the production of the state, with an average yield of 3.3 t ha-1 (Coutiño et al., 2004). Maize is grown on 120 000 ha under stormy conditions, and most of this surface is found in terrace areas with slopes of 0 to 15%, between lowlands and hillsides, which account for 56% of the total surface of the Frailesca. The production system in monoculture, making maize the only economic source of income throughout the year.

In order to enhance productivity of terrace soils, relays to maize have been introduced, such as sesame (Sesamun indicum L.) and sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench), since these complete their growth with the prevailing residual humidity, after maize reaches it’s full physiologically growth (Camas et al., 2007). However, for this intensive production system to be successful, it is crucial to carry out an evaluation of lands that helps determine which soils are more apt, both agronomically and economically.

In terms of the land evaluation methods, many systems have been developed, from the conventional (qualitative) to the productivity indexes and mathematical simulation models, which can be used separately or combined (Van et al., 1992). Most of these are oriented towards short term actions, and not so much for planning, understood as the process of distribution of soil use, to achieve the maximum benefit by the group of users, in the short, medium and long run, without degrading the soil. Consequentially, FAO (1976) proposes the scheme methodology for land evaluation, by means of the automatic land evaluation system (ALES), an expert system for the systemic evaluation of natural resources, considering three approaches: qualitative classification of soil aptitude, quantitative physical evaluation and economic classification of lands (Rossiter et al., 1995).

Therefore, the aim of this study was to create a model for planning the establishment of seasonal maize (Zea mays L.) and sesame (Sesamun indicum L.) as a relay after maize.

Evaluación automatizada de tierras para el cultivo de ajonjolí en relevo a maíz 121

Por lo tanto, el objetivo del presente estudio fue generar un modelo para planificar el establecimiento de maíz de temporal (Zea mays L.) y ajonjolí (Sesamun indicum L.) como cultivo en relevo después de maíz.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó durante el ciclo primavera-verano 2006 y otoño-invierno 2006-2007, en suelos de terrazas de la Sociedad de Producción Rural (SPR), Hermenegildo Galeana y San Damián, municipio de Villa Flores, Chiapas, México. Conforman una superficie de 600 hectáreas, localizadas entre los paralelos 16º 16’ 30” y 16º 17’ 30” de latitud norte y entre los meridianos 93º 10’ 30” y 93º 12’ 15” de longitud oeste. El clima de acuerdo con la clasificación de Köppen modificado por García (1981), es Aw2(w”)(i)g corresponde al tipo cálido subhúmedo con lluvias en verano y presencia de sequía intraestival. La temperatura media anual es 25 ºC y la precipitación media anual de 1 100 a 1 300 mm, con una estación lluviosa que inicia a fines de mayo y termina en octubre (García, 1981).

Todas las unidades de tierra (UT), se sitúan en áreas de temporal clasificadas como de buena productividad, de acuerdo al mapa de áreas de provincias agronómicas para el cultivo del maíz de temporal en Chiapas (Turrent et al., 1992).

Metodología para la evaluación de tierras

FAO (1976), propone el esquema de evaluación de tierras como la aptitud física y económica de éstas, para tipos de uso de la tierra (TUT), que pueden ser cultivos diversos como uso forestal, pastizal, agrícola, etc. Para ello confronta las características de la tierra (CT), señaladas como cualidades de la tierra (CuT), con las exigencias o requerimientos de tipos de uso de la tierra (RUT). Adicionalmente, posee una herramienta automatizada que permite con mayor rapidez el proceso de cálculo y diseño de la base de datos y árboles de decisión, a través del programa computarizado llamado “sistema automatizado de evaluación de tierras” (ALES).

La CT son la base de la evaluación; éstas son estimaciones de las propiedades de la tierra que forman los elementos de la base de datos de ALES. Son utilizadas en la elaboración de árboles de decisión que determinan primero,

MATERIALS AND METHODS

The study was carried out during the spring-summer cycle in 2006 and autumn-winter 2006-2007, in terrace soils of the Rural Farming Society (SPR), Hermenegildo Galeana and San Damián, in the municipality of Villa Flores, Chiapas, Mexico. They cover a surface of 600 hectares, between the parallels 16º 16’ 30” and 16º 17’ 30”, latitude north and between the meridians 93º 10’ 30” and 93º 12’ 15” longitude west. The weather, according to the Köppen weather classification, modified by García (1981), is Aw2(w”)(i)g, corresponding to the warm, subhumid type, with summer showers and drought between summers. Average annual temperature is 25 ºC and average rainfall is between 1 100 and 1 300 mm, with a rainy season that begins in May and ends in October (García, 1981).

All land units (UT), are found in seasonal areas, classified as productive, according to the agronomic province areas for seasonal maize production in Chiapas (Turrent et al., 1992).

Methodology for land evaluation

FAO (1976), proposes the land evaluation scheme as the physical and economic aptitude of the lands, for land use types (TUT), which can be diverse uses such as forestry, pasture lands, agricultural. For this, it confronts land characteristics (CT), pointed out as land qualities (CuT), with the requirements of land use types (RUT). In addition, it contains an automated tool that helps speed up the process of calculation and design of the data base and decision trees, by means of a computerized program called “automatic land evaluation system” (ALES).

The CTs are the basis for evaluation; they are estimates of the properties of the land that form the elements of the ALES data base. They are used in the creation of decision trees that determine, first of all, the aptitude levels for each CuT, and then, the aptitude ranges for the different TUTs. The CTs are handled as classified data to be able to create decision trees, which are multidirectional and hierarchical codes, in which the sheets represent results used to determine a) values of the CuT from values of the CT; b) the proportional yields expected as of the CuTs; and c) the subtype of physical and economic aptitude from the values of CuT.

Phases of the methodologic application for the evaluation and development of the automated system Database. The maps were obtained for both SPRs, along with the orthophoto and the digital elevation model (MDE) at a 1:75 000


los niveles de aptitud de cada CuT, y después los rangos de aptitud final para los diferentes TUT. Las CT se manejan como datos clasificados para poder construir arboles de decisión, siendo estos claves jerárquicas multidireccionales en donde las hojas representan resultados utilizados para determinar: a) valores de la CuT a partir de valores de la CT; b) los rendimientos proporcionales esperados a partir de CuT; y c) la subclase de aptitud física y económica a partir de valores de CuT.

Fases de la aplicación metodológica para la evaluación y desarrollo del sistema automatizado. Base de datos. Se adquirieron los planos topográficos de ambas SPR, la ortofoto y el modelo digital de elevación (MDE) a escala 1:75 000, correspondiente a la carta topográfica E15C79, expedida por el Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI). Así también, se consultaron trabajos de investigación desarrollados en la región, sobre el cultivo del maíz y ajonjolí en relevo después de maíz.

Delimitación del área de terrazas con maíz de temporal. Las terrazas se consideraron suelos con pendientes menores a 15% no pertenecientes a tierras de vega y laderas. Para su delimitación se siguieron los siguientes pasos: a) mediante el software ArcView 3.2, se realizó un análisis espacial del modelo digital de elevación de la carta topográfica E15C79, generando un mapa con pendiente menor y mayor a 15%; b) mediante fotointerpretación de la ortofoto, se discriminaron las áreas de vega respecto a las terrazas. Para verificación y ajustes se realizaron recorridos de campo usando el sistema de posicionamiento global (GPS); c) obtención de terrazas mediante la sobreposición de mapas con pendientes menores a 15%, y áreas de vega, eliminando áreas interceptadas; y d) obtención del mapa de parcelas muestreadas, sobreponiendo el mapa de áreas de terrazas sobre el mapa de parcelas proveniente de los planos topográficos de las comunidades.

Trabajo de campo. En cada parcela se determinó la profundidad efectiva y se tomaron muestras de 0-30 cm de profundidad del suelo, para su análisis físico y químico en laboratorio.

Tipos de uso de la tierra (TUT) y caracterización tecnológica y económica. Los TUT seleccionados fueron: maíz de temporal y ajonjolí en relevo a maíz. Se estableció ajonjolí una vez que el maíz había alcanzado su madurez fisiológica, bajo el concepto de asociación en sucesión, para

scale, corresponding to map E15C79, issued by theNational Statistics, Geography and Computing Institute (INEGI). Likewise, earlier research work con the area, on the farming of maize and sesame as a relay after maize, were consulted.

Delimiting of the area of terraces with seasonal maize. Terraces are considered lands with slopes lower than 15%, not belonging to lowlands or hillsides. The following steps were taken for their delimitation: a) using the software ArcView 3.2, a spatial analysis of map E15C79 was carried out, creating a map with a slope lower and greater than 15%; b) by means of photointerpretation of the orthophoto, lowlands were separated to the terraces. For the verification and adjustments, fields were toured using GPS; c) obtaining terraces by superimposing maps with slopes lower than 15%, and lowland areas, eliminating intercepted areas; and d) obtaining the map of sampled parcels, superimposing the map of terrace areas over the map of parcels, coming from the topographic maps of the communities.

Fieldwork. In each parcel, the effective depth was determined, and 0-30 cm deep soil samples were taken for their physical and chemical analysis in the laboratory.

Land use types (TUT) and technological and economic characterization. The selected TUTs were: seasonal maize and sesame in relay to maize. Sesame was established once maize had completed its physiological growth, under the concept of succession association, so as to avoid growth competition due to different factors such as humidity, nutrients, space and sunlight, presented in simultaneous associations (Pandey et al., 1981). Defining land characteristics (CT). Seven CTs were defined and divided in three levels that express favorable or unfavorable conditions (Table 1). The ranges of the levels of each CT were defined based on the Official Mexican Norms on soil fertility and classification (PROY-NOM-021-RECNAT-2000) and FAO (1985), adjusting them to the conditions of the area of study.

Defining land qualities (CuT) and the requirements of land use types (RUT)

Nutrients, available humidity and roots were considered, all of which set forth differences and limitations for the development of crops amongst UTs. They were divided into 3 levels, which represent the possible behavior of each TUT at each CT present in the UTs (Table 1).


evitar la competencia de crecimiento por diferentes factores como humedad, nutrimentos, espacio y radiación solar, que se presenta en asociaciones simultáneas (Pandey et al., 1981).

Definición de las características de la tierra (CT). Se definieron siete CT y se dividieron en tres niveles que expresan condiciones favorables o desfavorables (Cuadro 1). Los rangos de los niveles de cada CT fueron definidos con base a la Norma Oficial Mexicana sobre fertilidad y clasificación de suelos (PROY-NOM-021-RECNAT-2000) y FAO (1985). Ajustándolos a las condiciones del área de estudio.

Definición de las cualidades de la tierra (CuT) y los requisitos de uso de la tierra (RUT)

Se consideraron los nutrimentos, humedad disponible y enraizamiento, mismos que planteaban diferencias y limitaciones para el desarrollo de los cultivos entre las UT. Se dividieron en tres niveles, que representan el posible comportamiento de cada TUT a cada CT presente en las UT (Cuadro 1).

Decision trees for land use, physical and economic aptitude

Trees for the RUTs. For the three RUTs of both TUTs, decision trees were made, in which the hierarchical order of arrangement of the CTs, supposes greater weight in the determination of the RUT or CuT. By confronting the CTs the high, middle and low levels of each quality are determined. For example, a UT with high rainfall + deep soil + fine texture + moderate organic matter, will have high available humidity. On the contrary, a UT with the same characteristics to the previous one, except for middle-depth soils, will have a moderate humidity available.

Decision trees of types of physical aptitude. Consists in combining the results of all three CuTs or RUTs; humidity available, nutrients available and roots, so that they express the types of total aptitude of the soil for the TUTs seasonal maize and sesame in relay to maize. Four types of aptitude were considered: 1= apt, 2= moderately apt, 3= marginally apt and 4= not apt. Figure 1 specifies, as an example, the creation of the decision tree for the TUT sesame as a relay for maize.

Economic aptitude. With data of experimental and validation parcels, the optimum yield for maize and relay sesame was determined (Vicente, 2005). This is understood as the highest yield obtained in a UT without limitations for a TUT. Likewise, yields for UT were

Requisitos Niveles de los requisitos

Característica Niveles de las características1 2 3

Enraizamiento Limitado Moderado

Profundidad del suelo (cm)

Delgado (<15)

Medio (15-30)

Profundo (30)

Sin limitación Textura Gruesa Media FinaPrecipitación (mm) Baja Moderada Alta

Humedad disponible

Baja (<500) (500-800) (>800)Media Materia orgánica (%) Baja Moderada AltaAlta (<1.5) (1.5-3) (>3)

Fósforo (ppm) Bajo Moderado AltoDisponibilidad de nutrimentos

Media (<5.5) (5.5-11) (>11)Baja pH Acido Moderado NeutroAlta (<5) (5-6.5) (6.5-7.3)

Nitrógeno (%) Bajo Moderado Alto(<0.08) (0.08-0.15) (>0.15)

Cuadro 1. Requisitos de uso de la tierra y características utilizadas en su designación.Table 1. Requisites of land use and characteristics used in their designation.

La precipitación es en el periodo de primavera-verano.

Árboles de decisión para el uso de la tierra, aptitud física y económica

Árboles para los RUT. Para los tres RUT de los dos TUT, se elaboraron árboles de decisión en donde el orden de


acomodo de las CT en forma jerárquica, presupone mayor peso en la determinación del RUT o CuT. Por medio de la confrontación de las CT se determinan los niveles bajo, medio y alto de cada cualidad. Por ejemplo una UT que tenga alta precipitación pluvial + suelo profundo + textura fina + moderada materia orgánica, tendrá alta humedad disponible. Por el contrario una UT con iguales características que la anterior, excepto suelos de profundidad media, tendrá moderada humedad disponible.

Árboles de decisión de clases de aptitud física. Consiste en combinar los resultados de las tres CuT o RUT; humedad disponible, nutrimentos disponibles y enraizamiento, de manera que expresen las clases de aptitud total de la tierra para los TUT maíz de temporal y ajonjolí en relevo a maíz. Se manejaron cuatro clases de aptitud: 1= apta, 2= moderadamente apta, 3= marginalmente apta y 4= no apta. En la Figura 1 se específica a manera de ejemplo la elaboración del árbol de decisión para el TUT ajonjolí en relevo a maíz.

Aptitud económica. Con datos de parcelas experimentales y de validación se determinó el rendimiento óptimo para el maíz y ajonjolí en relevo (Vicente, 2005). Este se entiende como el máximo rendimiento obtenido en una UT sin limitaciones para una TUT. Al mismo tiempo se obtuvieron

obtained, with different limitations. With the optimum yield, the proportional yield, which represents the current yield, minus its decrease, was evaluated, by effect of the requisites that damage production. With the valuation of outcomes and incomes, the economic indicators cost-benefit relation, and gross margin were determined to establish four economic types, classified in a similar way to physical aptitude.

Automated land evaluation system

Once the model is built, the data is placed into the ALES system for processing. The result is the definition of types of aptitude of UTs for the TUTs. By means of the interphase between ALES and the IDRISI GIS, images were created corresponding to the outputs of types and subtypes of physical aptitude, economic indicators, CuTs and CTs (León, 1994; Camas, 1995).

RESULTS AND DISCUSSION

Out of the 600 ha that make up both SPRs, 74.8 ha used for agriculture were evaluated, grouped into 22 The soil depth ranges were displayed as follows: 0 to 15 homogeneous,

Figura 1. Árbol decisión de aptitud física para el TUT ajonjolí en relevo a maíz.Figure 1. Decision tree for physical aptitude for the TUT sesame in relay to maize.

Limitado Moderado Sin limitación





No apto

Marginalmente apto

Moderadamente apto

Marginalmente apto

Moderadamente apto Moderadamente apto Moderadamente apto Apto

Marginalmente apto Marginalmente apto

Moderadamente apto

Moderadamente apto

Apto

Apto Apto

Moderadamente apto

Apto

Baja

Alta

Baja

Media

Alta

Moderada

Baja

Media

Alta

Disponibilidad de nutrientes Enraizamiento Aptitud física

Humedad disponible del suelo

LimitadoModeradoSin limitación


LimitadoModeradoSin limitaciónLimitadoModeradoSin limitación


Baja

Media

Alta

Baja

Media

Alta

Baja

Moderada

Alta

Humedaddisponibledel suelo

Disponibilidadde nutrientes Enraizamiento Aptitud física

Marginalmente aptoMarginalmente aptoModeradamente aptoModeradamente aptoAptoAptoModeradamente aptoApto Apto

No aptoMarginalmente aptoMarginalmente apto

Moderadamente apto

Moderadamente aptoModeradamente aptoApto


los rendimientos para UT con diferentes limitaciones. Con el rendimiento óptimo, se evaluó el rendimiento proporcional, que representa el rendimiento actual, descontado la disminución de este, por efecto de los requisitos que perjudican la producción. Mediante la valoración de los egresos e ingresos, se determinaron los indicadores económicos, relación beneficio-costo y margen bruto, para determinar cuatro clases económicas clasificadas de manera similar a la aptitud física.

Sistema automatizado para la evaluación de tierras

Construido el modelo, se vierten los datos al sistema ALES para su procesamiento. El resultado, es la definición de las clases de aptitud de las UT para los TUT. Mediante la interfase entre ALES y el sistema de información geográfica IDRISI, se generaron imágenes correspondientes a las salidas de clases y subclases de aptitud física, indicadores económicos, CuT y CT (León, 1994; Camas, 1995).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

De las 600 ha que comprenden ambas SPR, se evaluaron 74.8 ha dedicadas a la actividad agrícola, conjuntadas en 22 UT rangos de profundidad del suelo se presentaron de la siguiente manera: 0 a 15 cm en 30% (22.8 ha), 15 a 30 cm en 59% (44 ha) homogéneas geo-referenciadas (Cuadro 2 y Figura 2). Los y suelos con más de 30 cm que son más adecuados en 10.7% (8 ha). Estos resultados concuerdan con los plasmados por Turrent et al. (1992) en el mapa de provincias agronómicas para maíz de temporal en Chiapas, donde se indica que los suelos del área de estudio tienen más de 10 cm de profundidad.

geo-referenced UTs (Table 2 and Figure 2). cm in 30% (22.8 ha), 15 to 30 cm in 59% (44 ha) and soils over 30 cm which are more adequate in 10.7% (8 ha). These results agree with those recorded by Turrent et al. (1992) in the map of agronomic provinces for seasonal maize in Chiapas, which indicates that the soils of the area of study are over 10 cm deep.

Soil texture; 99% of the area (74.1 ha) is middle texture, 55.6% (41.2 ha) is sandy-clay loam, 23.9% (17.7 ha) is clay loam and 20.5% (15.2 ha) is loamy texture. Only 0.7 ha have a sandy loam texture. All these types of textures were considered appropriate for maize and sesame growing.

In 32% of the area (24.2 ha) there is a moderate acidity and in 30% (22.8 ha), acid soils, which are limiting for the growth of both crops (Malik et al., 1992; López et al., 1999; Joaquín, 2003). Only 37% (27.8 ha) of the area showed neutral soils considered appropriate for growing these crops.

In terms of organic matter (MO), 42.8% (32 ha) showed a low content (<1.5%) and 41.4% (31 ha), moderate (>1.5-3%). Amounts >3% were observed in 11.7 ha. In regard to soil characteristics (depth, acidity and organic matter), around a third of the evaluated area shows moderate levels and a similar proportion for low levels.

The conditions of total nitrogen in the soil are even more critical, since 62% (46.5 ha) shows low levels. This suggests a tendency to lower soil fertility, and hence its productivity. In this sense Nieuwkoop et al. (1992) mentions that in the area of study, once lands become open to agricultural uses with traditional systems that keep the soil uncovered, the latter undergo a deterioration process, due to the effect of the erosion that causes a loss in organic matter in the arable layer.

UT homogéneas

UT queintegran

Superficie(ha)

Profundidad(cm) pH MO

(%)N total

(%)P Olsen (ppm) Textura

1 1 3 15-30 6.5-7.3 1.5-3 0-0.08 > 11 F2 11, 32, 33 6.7 0-15 < 5 0-1.5 0-0.08 5.5-11 Fra 3 12 4.5 15-30 < 5 1.5-3 0.08-0.15 > 11 Fra 4 14 0.6 15-30 < 5 > 3-5 >0.15 > 11 Fra 5 15, 24 5.6 15-30 < 5 1.5-3 0-0.08 > 11 Fra 6 17, 19, 28 5.5 0-15 < 5 1.5-3 0.08-0.15 > 11 Fr

MO= materia orgánica; N= nitrógeno; P= fósforo; F= franco; Fra= franco arcillo-arenoso; Fr= franco arcilloso; Fa= franco arenoso.

Cuadro 2. Determinación de unidades de tierra homogéneas. Table 2. Determining units of homogeneous land.


Cuadro 2. Determinación de unidades de tierra homogéneas (continuación).Table 2. Determining units of homogeneous land (continuation).

Figura 2. Unidades de tierra homogéneas de las SPR San Damián y Galeana.Figure 2. Units of homogeneous land of the SPRs San Damián and Galeana.

16º1

6’00

”

16º1

6’15

” 1

6º16

’30”

1

6º16

’45”

16º

17’0

0”

16º

17’1

5”

16º

17’3

0” 1

6º1

7’45

” 1

6º18

’00”

93º12’00” 93º11’45” 93º11’30” 93º11’15” 93º11’00” 93º10’45” 93º10’30” 93º10’15” 93º10’00”

16º18’00” 16º17’45” 16º17’30” 16º17’15” 16º17’00” 16º16’45” 16º16’30” 16º16’15” 16º16’00”

93º12’00” 93º11’45” 93º11’30” 93º11’15” 93º11’00” 93º10’45” 93º10’30” 93º10’15” 93º10’00”

N

SIMBOLOGIA UC

UC-1UC-2UC-3UC-4 UC-5UC-6UC-7UC-8UC-9UC-10UC-11UC-12UC-13UC-14UC-15UC-16UC-17UC-18UC-19UC-20UC-21UC-22

SPR GALEANA SAN DAMIAN

UT homogéneas

UT queintegran

Superficie(ha)

Profundidad(cm) pH MO

(%)N total

(%)P Olsen (ppm) Textura

MO= materia orgánica; N= nitrógeno; P= fósforo; F= franco; Fra= franco arcillo-arenoso; Fr= franco arcilloso; Fa= franco arenoso.

7 18 5.2 0-15 5-6.5 > 3-5 > 0.15 5.5-11 Fr8 2 2.1 15-30 > 5-6.5 0-1.5 0-0.08 > 11 F9 20 2.1 0-15 5-6.5 1.5-3 0.08-0.15 5.5-11 Fra 10 21 5.9 15-30 5-6.5 > 3-5 > 0.15 5.5-11 Fr11 22 1 > 30 5-6.5 1.5-3 0-0.08 > 11 Fra 12 23 1.1 0-15 5-6.5 1.5-3 0-0.08 > 11 Fr13 26 2.3 > 30 5-6.5 0-1.5 0-0.08 > 11 F14 27 0.7 > 30 5-6.5 1.5-3 0.08-0.15 > 11 Fra 15 29 0.3 0-15 < 5 1.5-3 0-0.08 > 11 Fra 16 3, 8, 13, 25 10.4 15-30 < 5 0-1.5 0-0.08 > 11 Fra 17 30 0.7 0-15 < 5 1.5-3 0-0.08 > 11 Fa 18 31 4 > 30 < 5 0-1.5 0-0.08 > 11 F19 4, 5, 10 5.4 15-30 < 5 0-1.5 0-0.08 5.5-11 Fra 20 6 1.2 0-15 < 5 0-1.5 0-0.08 > 11 Fra 21 7, 16 3.8 15-30 5-6.5 1.5-3 0.08-0.15 > 11 F22 9 2.7 15-30 < 5 1.5-3 0-0.08 5.5-11 Fra


La textura del suelo; 99% del área (74.1 ha) es textura media, 55.6% (41.2 ha) es franco arcillo-arenosa, 23.9% (17.7 ha) es franco arcillosa y 20.5% (15.2 ha) es textura franca. Únicamente 0.7 ha presentaron textura franco arenosa. Todas estas clases de textura se consideran apropiadas para los cultivos de maíz y ajonjolí.

En 32% del área (24.2 ha) se presentó acidez moderada y en 30% (22.8 ha) suelos ácidos, que resultan limitantes para el desarrollo de ambos cultivos (Malik et al., 1992; López et al., 1999; Joaquín, 2003). Únicamente 37% (27.8 ha) del área presentó suelos neutros considerados como apropiados para el desarrollo de los cultivos.

Con relación a la materia orgánica (MO), el 42.8% (32 ha) presentó un contenido bajo (<1.5%) y 41.4% (31 ha) moderada (>1.5-3%). Cantidades >3% se presentaron en 11.7 ha. Con respecto a las características del suelo; profundidad, acidez y materia orgánica, alrededor de un tercio del área evaluada presenta niveles moderados y una proporción similar para niveles bajos.

Las condiciones de nitrógeno total en el suelo, son aún más críticas ya que 62% (46.5 ha) presenta niveles bajos.Lo anterior, sugiere que existe una tendencia a la pérdida de la fertilidad del suelo y por ende en la productividad del mismo. En este sentido Nieuwkoop et al. (1992) menciona que en la zona de estudio, una vez abiertas las tierras al uso agrícola bajo sistemas tradicionales que mantienen el suelo descubierto, estas se ven sujetas a un proceso de deterioro, por efecto de la erosión que ocasiona pérdida de la materia orgánica en la capa arable.

No se determinaron UT con niveles críticos para fósforo, presentándose 37.4% del área total (28 ha) con cantidades moderadas (5.5-11 ppm), y altas (>11 ppm) en 62.5% (46.8 ha). Esto coincide con López et al. (1999), quien menciona que los suelos de la zona no presentan limitantes en fósforo que restrinjan el buen desarrollo y rendimiento del maíz.

Evaluación física y económica para el TUT maíz de temporal

Para el TUT maíz de temporal, del área evaluada, el 2.3% (1.7 ha) es físicamente apta con rendimientos de 4.5 t ha-1; el 28.2% (21.1 ha) es moderadamente apta con rendimiento de 3.1 a 3.4 t ha-1. La mayor parte del área no cumple con los RUT definidos para el maíz, siendo

No UTs were noticed with critical levels for phosphorous, with 37.4% of the total area (28 ha) displaying moderate (5.5-11 ppm), and high amounts (>11 ppm) in 62.5% (46.8 ha). This agrees with López et al. (1999), who states that the soils in the area do not show phosphorous limitations that constrain the maize’s proper development and yield.

Physical and economic evaluation for the seasonal maize TUT

For the TUT of seasonal maize, out of the area evaluated, 2.3% (1.7 ha) is physically apt, with yields of 4.5 t ha-1; 28.2% (21.1 ha) is moderately apt, with a yield of 3.1 to 3.4 t ha-1. Most of the area does not comply with the RUTs established for maize, with 50.3% (37.6 ha) marginally apt and 19.2% (14.4 ha) not apt (Table 3). This is evident for UTs with restrictive characteristics for TUT, such as low effective soil depth and a highly acidic pH (<5), which according to López et al. (1999) mainly affects the plants’ roots and, along with low nutrient availability, reduce the production of maize.

For the economic evaluation, there was a greater area apt and moderately ap, in regard to that obtained for physical aptitude. This is due to the best reference price achieved by maize in 2006, helps some UTs with a moderate and marginal physical aptitudes become economically apt and moderately apt, respectively. In this way, 19.2% (14.4 ha) of the surface turned out to be economically apt and 61.5% (46 ha) with a moderate economic aptitude, including all UTs with a marginal physical aptitude. Finally, 19.2% (14.4 ha) of the surface was not apt.

Physical and economic evaluation for TUT sesame in relay to maize

Regarding physical aptitude, what was considered as apt was 2.3% (1.7 ha) surface with a yield of 750 kg ha-1, moderately apt was 42.5% (31.8 ha) with 510 to 600 kg ha-1, marginally apt 44.6% (33.4 ha) with 300 kg ha-1; and not apt 10.6% (7.9 ha) (Table 3). For the economic evaluation, there is a similar amount of hectares with a marginal aptitude or no aptitude to those presented for physical aptitude. In terms of the economic aptitude, there were 25 ha, which represent an increase of 23.3 ha with respect to apt physical aptitude, since UTs 1, 3,4, 5, 10 and 21 of moderate physical aptitude show a yield of 600 kg ha-1, which helps reach this aptitude level. Finally, there were 8.4 ha with a moderate economic aptitude.


50.3% (37.6 ha) marginalmente apta y 19.2% (14.4 ha) no apta (Cuadro 3). Lo anterior es evidente para las UT que presentan características restrictivas para el TUT, como son la baja profundidad efectiva del suelo y a la presencia de pH fuertemente ácidos (<5), que de acuerdo a López et al. (1999) afecta principalmente el enraizamiento de las plantas y junto a la baja disponibilidad de nutrimentos, ocasionan merma en la producción de maíz.

In both TUTs there is an equal surface with an apt physical aptitude (1.7 ha). For the marginal and not apt physical aptitude, there is a decrease in both with the TUT in relay sesame in regard to seasonal maize. This is because UTs 6, 15 and 17, which are not apt, and UTs 3, 4 and 5, that are marginally apt for maize, become moderately apt for sesame (Table 4). The behavior of sesame to show more favorable aptitude levels in comparison to maize is due to the

sesame plant being more rustic, with fewer nutritional and humidity requirements to express its productive potential (Finol, 2001; Ucan et al., 2007).

The fact that UTs 2 and 20 in 7.9 ha were not apt for both types of land use is considered to be caused by low availability of nutrients that prevail in these UTs, characterized by strongly acidic pH (<5) and lo MO content (<1.5%).

UThomogéneas

Superficie (ha)

TUT maíz de temporal TUT ajonjolí en relevo a maízRendimiento

(t ha-1)Aptitudfísica

Aptitud económica

Rendimiento(t ha-1)

Aptitudfísica

Aptitud económica

1 3 3.42 2 S1 600 2 S12 6.7 0 4 S4 0 4 S43 4.5 2.6 3 S2 600 2 S14 0.6 2.6 3 S2 600 2 S15 5.6 2.6 3 S2 600 2 S16 5.5 0 4 S4 510 2 S27 5.2 3.1 2 S2 510 2 S28 2.1 2.6 3 S2 300 3 S39 2.1 3.1 2 S2 510 2 S210 5.9 3.4 2 S1 600 2 S111 1 4.5 1 S1 750 1 S112 1.1 3.1 2 S2 510 2 S213 2.3 2.7 3 S2 300 3 S314 0.7 4.5 1 S1 750 1 S115 0.3 0 4 S4 510 2 S216 10.4 2.6 3 S2 300 3 S317 0.7 0 4 S4 510 2 S218 4 2.7 3 S2 300 3 S319 5.4 2.6 3 S2 300 3 S320 1.2 0 4 S4 0 4 S421 3.8 3.4 2 S1 600 2 S122 2.7 2.6 3 S2 300 3 S3

1= apta; 2= moderadamente apta; 3= marginalmente apta; 4= no apta; S1= apto; S2= moderadamente apto; S3= marginalmente apta; S4= no apto.

Cuadro 3. Aptitud física y económica del maíz de temporal y ajonjolí en relevo.Table 3. Physical and economic aptitude of seasonal maize and sesame in relay.

Para la evaluación económica, se obtuvo mayor cantidad de área apta y moderadamente apta respecto a la obtenida en la aptitud física. Lo anterior se debe, a que el mejor precio de referencia que alcanzó el maíz en 2006, permite que algunas UT con aptitud física moderada y marginal pasen a ser económicamente aptas y moderadamente aptas respectivamente. De esta manera, 19.2% (14.4 ha) de la superficie resultó ser económicamente apta y 61.5% (46 ha)


con aptitud económica moderada, incluyendo a todas las UT con aptitud física marginal. Finalmente el 19.2% (14.4 ha) de la superficie resultó no apta.

Evaluación física y económica para TUT ajonjolí en relevo a maíz

Respecto a la aptitud física, se determinó como apto 2.3% (1.7 ha) superficie con un rendimiento de 750 kg ha-1, moderadamente apto 42.5% (31.8 ha) de 510 a 600 kg ha-1, marginalmente apto 44.6% (33.4 ha) de 300 kg ha-1; y no apto 10.6% (7.9 ha) (Cuadro 3). Para la evaluación económica, se presenta similar cantidad de hectáreas marginalmente aptas y no aptas a las presentadas para aptitud física. En lo que concierne a la aptitud económica apta, se presentan 25 ha, representando un incremento de 23.3 ha respecto a la aptitud física apta, debido que las UT 1, 3, 4, 5, 10 y 21 de aptitud física moderada presentan un rendimiento de 600 kg ha-1,

el cual permite alcanzar ese nivel de aptitud. Finalmente se obtienen 8.4 ha con aptitud económica moderada.

Se observa que en ambos TUT se presenta igual superficie con aptitud física apta (1.7 ha). Para la aptitud física marginal y no apta, existe un decremento de ambas con el TUT ajonjolí en relevo, respecto a maíz de temporal. Lo anterior se debe que las UT 6, 15 y 17 que resultan ser no aptas y las UT 3, 4 y 5 que son marginalmente aptas para maíz, pasan a ser moderadamente aptas para ajonjolí (Cuadro 4). Este comportamiento del ajonjolí en presentar niveles más favorables de aptitud respecto al maíz, se debe que la planta de ajonjolí es más rústica, con menores requerimientos nutricionales y de humedad, para expresar su potencial productivo (Finol, 2001; Ucan et al., 2007).

To eliminate these restrictions, and to increase land productivity in the future, whitewashing soils is recommended, along with the use of legumes, such as canavalia, dolicos and nescafe beans, that contribute with organic matter an biologically fixed nitrogen (Bohlool et al., 1990; Cherr et al., 2006; Quiroga et al., 2006; Camas, 2007). Another way is to find alternatives that are compatible with the characteristics that are currently restrictive to the evaluated TUTS, such as establishing species resistant to acidity and low fertility.

The UTs with a marginal physical aptitude, but moderate economic aptitude, although they may bring attractive monetary income, may cause sustainability problems after consecutive farming cycles due to the constant exhaustion of natural resources. To avoid this, fertility recovery practices must be implemented in the system, involving, first of all, the management of residues under a system of minimum or no tillage, which contribute to maintaining residual humidity, vital for sesame (Marcano et al., 1994).

Confronting true yields and simulated yields

Yields calculated using the expert system resembles those obtained in experimental and validation parcels (Table 5). For this reason, the evaluations carried out using the model developed can be considered valid for applying in lands in the area similar to the area studied.

CONCLUSIONS

The model created with the automated land evaluation system (ALES), based on the land evaluation scheme

Nivel de aptitudTUT maíz de temporal TUT ajonjolí en relevoAF (ha) UT AE (ha) UT AF (ha) UT AE (ha) UT

Apto 1.7 11, 14 14.4 1, 10, 11, 14, 21 1.7 11, 14 25.1 1, 3, 4, 5, 10, 11, 14, 21

Moderadamente apto

21.1 1, 7, 9, 10, 12, 21

46 3, 4, 5, 7, 8, 9, 12, 13, 16, 18, 19, 22

31.8 1, 3, 4, 5, 7, 9, 10, 12, 21

8.4 7, 9, 12

Marginalmente apto

37.6 3, 4, 5, 8, 13, 16,

18, 19, 22

0 0 33.4 8, 13, 16, 18, 6, 19, 22, 15, 17

33.4 13, 16, 18, 19, 8, 22, 6, 15, 17

No apto 14.4 2, 6, 15, 17, 20

14.4 2, 6, 15, 17, 20 7.9 2, 20 7.9 2, 20

AF= aptitud física; UT= unidades de tierra que corresponden a cada aptitud; AE= aptitud económica.

Cuadro 4. Comparación de la aptitud de las unidades cartográficas a los tipos de uso.Table 4. Comparison of aptitude of cartographic units to types of use.


Las UT 2 y 20 en 7.9 ha que resultaron no aptas para ambos tipos de uso de la tierra, se considera que es debido a la baja disponibilidad de nutrimentos que prevalecen en esas UT, caracterizados por la presencia de pH fuertemente ácidos (<5) y bajo contenido MO (<1.5%).

Para eliminar estas restricciones y a futuro lograr incrementar la productividad de la tierra, se sugiere realizar el encalado de suelos y adicionalmente el establecimiento de leguminosas como canavalia, dolicos y frijol nescafe que contribuyen con aportes de materia orgánica y nitrógeno fijado biológicamente (Bohlool et al., 1990; Cherr et al., 2006; Quiroga et al., 2006; Camas, 2007). Otra forma, es buscar alternativas que sean compatibles con las características que actualmente son restrictivas para los TUT evaluados, como el establecimiento de especies tolerantes a acidez y condiciones de baja fertilidad.

Las UT con aptitud física marginal, pero con aptitud económica moderada, aunque aportan atractivas ganancias económicas, pueden ocasionar problemas de sostenibilidad después de ciclos consecutivos de producción por el agotamiento constante de los recursos naturales. Para evitarlo, deben integrarse al sistema, prácticas de recuperación de fertilidad de suelos que involucren en primer orden, el manejo de residuos de cosecha bajo un sistema de mínima o cero labranza que coadyuven además a la mayor conservación de la humedad residual, de vital importancia para el ajonjolí (Marcano et al., 1994).

Confrontación de los rendimientos reales con los simulados

Los rendimientos calculados mediante el sistema experto se asemejan a los obtenidos en parcelas experimentales y de validación (Cuadro 5). Por lo cual se considera que

by FAO helped define physical and economic aptitude of lands for growing maize and sesame in relay to maize.

With the model created, an establishment of seasonal maize and of sesame in relay of maize can be planned for an intensive and sustainable use of intermediate terrace soils.

Out of the total area evaluated, 80.7%, with maize in monoculture, can the land use be intensified, using sesame as a relay crop.

las evaluaciones realizadas por el modelo desarrollado, pueden considerarse válidos de aplicar en tierras de la región semejantes al área de estudio.

CONCLUSIONES

El modelo generado con el sistema automatizado de evaluación de tierras (ALES), basado en el esquema de evaluación de tierras de la FAO permitió definir la aptitud física y económica de la tierra, para el cultivo de maíz de temporal y ajonjolí en relevo a maíz.

Con el modelo generado es posible realizar una planificación del establecimiento del maíz de temporal y del ajonjolí en relevo a maíz, para el uso intensivo y sostenible de los suelos de terraza intermedia.

Del área total evaluada, 80.7% cultivada con maíz en monocultivo, puede intensificarse el uso de la tierra estableciendo ajonjolí en relevo.

Unidad de tierraProductor cooperante

Maíz de temporal Ajonjolí de relevoRendimiento real

(kg ha-1)Rendimiento simulado

(kg ha-1)Rendimiento real

(kg ha-1)Rendimiento simulado

(kg ha-1)UT1 San Damián (2005) 3 250 3 420 680 600David Torres 1 (2006) 4 350 4 500 690 750David Torres 2 (2006) 4 250 4 500 640 750René Camas 1 (2006) 4 400 4 500 770 750René Camas 2 (2006) 4 445 4 500 655 600Quebrajachal (2005) 4 250 4 600 690 750

Cuadro 5. Rendimiento simulado y real de algunas unidades cartográficas para los dos tipos de uso de la tierra.Table 5. Simulated and true yields of some carthographic units for both types of land use.

End of the English version


LITERATURA CITADA

Bohlool, B. B.; Ladha, J. K. y Garrity, D. P. 1990. Biological nitrogen fixation for sustainable agriculture. A perspective. Plant and Soil. 141:1-11.

Camas, G. R. 1995. Desarrollo de un modelo para la evaluación automatizada de tierra con énfasis en la conservación de los recursos naturales en la Frailesca, Chiapas, México. Tesis de Magíster Scientiae. Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza. Turrialba, Costa Rica.

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EXTRACCIÓN SECUENCIAL Y CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE ÁCIDOS HÚMICOS EN DIFERENTES COMPOST Y EL EFECTO SOBRE TRIGO*

SEQUENTIAL EXTRACTION AND PHYSICOCHEMICAL CHARACTERIZATION OF HUMIC ACIDS IN DIFFERENT COMPOST AND THE EFFECT ON WHEAT

María Dolores Rodríguez Torres1§, José Venegas González2, M. V. Angoa P.2 y José Luis Montañez Soto2

1Programa de Producción Agrícola Sustentable. Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR) del Instituto Politécnico Nacional (IPN). Justo Sierra 28. Jiquilpan, Michoacán. C. P. 59510. 2Comisión de Operación y Fomento de Actividades Académicas (COFAA). Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR) del Instituto Politécnico Nacional (IPN). §Autor(a) para correspondencia: [email protected].

RESUMEN

Las características fisicoquímicas de las sustancias húmicas contenidas en el compost, son responsables de las propiedades del suelo y de la respuesta de los cultivos a sus aplicaciones. La extracción de sustancias húmicas con una sola agitación deja cantidades considerables de compuestos en el sustrato, por lo que las extracciones secuenciales con diferentes reactivos, separan las sustancias húmicas residuales, que resulta en una estimación real de calidad del compost en el manejo agrícola. Los objetivos de este trabajo fueron: a) extraer secuencialmente las sustancias húmicas de cuatro compost de seis meses de humificación con tres soluciones; b) determinar los grupos funcionales carboxílicos, fenólicos y oxidrílicos de ácidos húmicos contenidos en el compost; c) determinar los parámetros fisicoquímicos C/N, CIC, pH, ΔpH y E4/E6; y d) evaluar los efectos agronómicos de sustancias húmicas sobre el crecimiento del trigo. Se emplearon compost de 6 meses de humificación de rastrojo de maíz, paja de trigo, residuos de frutas y estiércol de bovino; se realizó la extracción secuencial con NaOH 0.5M, Na4P2O7 0.1M y NaF 0.1M y se evaluaron sus propiedades fisicoquímicas. Se obtuvieron rendimientos de 21.73% para rastrojo de maíz, 15.3% con paja de trigo, 19.62% para estiércol de bobino y 16.89% con residuos de frutas. Las sustancias húmicas de los compost estudiadas, manifestaron diferencias significativas en sus

ABSTRACT

The physiochemical characteristics of the humic substances contained in compost are accountable for the soil properties and the response of crops to their application. The extraction of humic substances with a single turmoil leaves considerable amounts of compounds in the substrate, and therefore sequential extractions with different reagents separate the residual humic substances, resulting in a real estimation of the quality of the compost in agricultural management. The aims of this work were: a) to sequentially remove the humic substances of four composts using three solutions; b) to determine the functional carboxylic, phenolic and oxidrylic groups of humic acids contained in the compost; c) to determine the physiochemical parameters C/N, CIC, pH, ΔpH and E4/E6; and d) to evaluate the agronomic effects of humid substances on wheat growth. Compost with six months of humification was used, made from maize stubble, wheat hay, fruit waste and bovine manure; the sequential extraction was carried out with NaOH 0.5M, Na4P2O7 0.1M and NaF 0.1M, and its physical and chemical properties were evaluated. The yields obtained were 21.73% for maize stubble, 15.3% for wheat hay, 19.62% for bovine manure and 16.89% for fruit waste. The humic substances studied of the compost displayed significant differences in their properties, which indicate different molecules. The yields

* Recibido: junio de 2009

Aceptado: febrero de 2010

María Dolores Rodríguez Torres et al.134 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

propiedades, que indican moléculas distintas. Los rendimientos de la biomasa seca total no se vieron afectados por las diferentes dosis de ácidos húmicos aplicados al suelo (Tukey, α= 0.05) bajo condiciones de invernadero, ya que el tiempo del trigo bajo el efecto de ácidos húmicos, tanto en el suelo como en el follaje, no fue suficiente para obtener un efecto significativo en relación al crecimiento.

Palabras clave: compost, extracción secuencial, sustancias húmicas, trigo.

INTRODUCCIÓN

Los residuos sólidos orgánicos generados por el hombre, se transforman en un foco de contaminación ambiental a través de la emisión de gases tipo invernadero (CO2, CH4 y N2O), que llegan a ocasionar el cambio climático. El compostaje es un proceso bio-oxidativo de los residuos orgánicos en condiciones controladas de temperatura, humedad y aireación, donde participan diferentes grupos de microorganismos entre bacterias y hongos (Fortuna et al., 2003).

Estos compost suministran nutrimentos y grandes cantidades de sustancias húmicas al suelo (Roinila, 1997; Chen y De Nobili, 2004). Por lo tanto, el llevar a cabo un proceso de compostaje ayuda a la reducción de la contaminación ocasionada por los residuos sólidos orgánicos, y la importancia de llevar a cabo la extracción de las sustancias húmicas reducirá el uso de fertilizantes químicos sintéticos y por lo tanto la emisión de gases tipo invernadero.

Las sustancias húmicas (SH) tienen profundos efectos físicos, químicos y biológicos sobre el suelo, especialmente sobre aquellos que presentan malas condiciones físicas, que dificultan la producción de cultivos. Tienen un efecto estimulante para el crecimiento de las plantas; además, influyen en la movilidad de compuestos orgánicos no iónicos como pesticidas y contaminantes, removiéndolos de las soluciones acuosas. Son una reserva y a la vez fuente de N, P, S y micronutrimentos para las plantas, proporcionan energía a los microorganismos, liberan CO2, forman y mantienen la estructura del suelo, reducen los efectos de compactación y costras superficiales, reducen la erosión, mejoran la percolación y retención de agua del suelo, amortiguan cambios de pH y salinidad en el suelo, retienen los nutrimentos por sus propiedades de intercambio catiónico, incrementan la temperatura del suelo por

of the total dry biomass were not affected by the different doses of humic acids applied to the soil (Tukey, α= 0.05) under greenhouse conditions, since the time the wheat remained under the effect of humic acids, both in the soil and in the foliage, was not enough to obtain a significant effect in terms of growth.

Key words: compost, humic substances, sequential extraction, wheat.

INTRODUCTION

Solid organic waste produced by humans become a source of pollution through the emission of greenhouse gases (CO2, CH4 and N2O), that cause climate change. Composting is a bio-oxidative process of the organic waste under controlled temperature, humidity and ventilation conditions, in which different groups of microorganisms, such as bacteria and fungi, are involved (Fortuna et al., 2003).

These composts provide the soil with nutrients and large amounts of humic substances (Roinila, 1997; Chen y De Nobili, 2004). Therefore, carrying out a process of composting helps reduce pollution caused by solid organic waste, and extracting humic substances will reduce the use of synthetic fertilizers, and therefore the release of greenhouse gases.

Humic substances (SH) have profound physical, chemical and biological effects on the soil, and especially on those in the worst physical conditions that make farming difficult. They have a stimulating effect on plant growth and influence the mobility of organic, non-ionic compounds such as pesticides and pollutants, removing them from aqueous solutions. They are a reserve and a source of N, P, S and micronutrients for plants, they give microorganisms energy, release CO2, form and maintain soil structure, lessen the effects of compression and surface scabs, reduce erosion, improve filtration and retention of water in the soil, cushion changes in pH and salinity in the soil, they retain nutrients due to their cationic exchange properties, increase soil temperature due to their optimization of hydrologic, wind and thermal regimes; they increase the availability of some nutrients that would otherwise form scarcely soluble compounds, they increase nutrient storage, protect the environment from the effects of toxic metals and some pesticides (Hayes and Swift, 1978; Stevenson, 1994; Popov, 2008).

Extracción secuencial y caracterización fisicoquímica de ácidos húmicos en diferentes compost y el efecto sobre trigo 135

Humic substances contain a variety of some functional groups, including COOH, phenolic OH groups, OH enolic groups, alcoholic OH groups, quinones, hidroxyquinones, lactoses, and others (Stevenson, 1994).

The study of the chemical composition and structure of humic substances has been a problem that arose as a consequence of their complexity and heterogeneity in nature, as well as the great molecular diversity. In an attempt to explain or elucidate the composition and structure of humic substances, techniques of nuclear magnetic resonance of the solid state (NMR) have been applied along with diffuse reflectance infrared fourier transform spectroscopy (DRIFTS) and softionization mass spectrometry (Peña-Méndez et al., 2007).

The aims of this research were: to sequentially extract humic substances from four composts using three extracting solutions, in order to determine the functional groups of the humic acids contained in the composts; also, to measure the physiochemical parameters C/N, CIC, pH, ΔpH and E4/E6 and to evaluate the agronomic effects of humic substances on wheat growth.


The studied organic waste solids were: a) maize stubble (RM), gathered in the farm of Cumuatillo, municipality of Venustiano Carranza, Michoacán; b) wheat hay, gathered in Jiquilpan, Michoacán; c) bovine manure, gathered in the La Periferia stable, in Jiquilpan, Michoacán; and d) fruit waste, gathered in the municipal market of Jiquilpan, Michoacán.

These materials underwent a composting process for 180 days, by means of a passive ventilation technique, with occasional turnovers to ventilate, cool and moisten them. This process was repeated periodically until the compost was ready for the extraction of humic substances.

Sequential extraction

The extraction was carried out using extracting solutions, based on NaOH 0.5N, Na4P2O7 0.1N and NaF 0.1N, using the method suggested by Kononova et al. (1966), sequencing each solution. The first extraction was carried out using NaOH at 0.5M, with 2 g of dry compost, grounded and sieved through a 1mm mesh. 40 mL of extracting solution

optimizar los regímenes hídrico, eólico y térmico; incrementan la disponibilidad de algunos nutrimentos que de otro modo formarían compuestos escasamente solubles, incrementan el almacén de nutrimentos, protegen al ambiente de la acción de metales tóxicos y algunos pesticidas (Hayes y Swift, 1978; Stevenson, 1994; Popov, 2008).

Las sustancias húmicas contienen una variedad de grupos funcionales incluyendo COOH, OH fenólicos, OH enólicos, OH alcohólicos, quinonas, hidroxiquinonas, lactosas, entre otros (Stevenson, 1994).

El estudio de la composición y estructura química de las sustancias húmicas, ha representado un problema que surge como consecuencia de la gran complejidad y heterogeneidad en la naturaleza; así como de gran diversidad molecular. En un intento por explicar o elucidar la composición y estructura de las sustancias húmicas, se han aplicado técnicas de resonancia magnética nuclear del estado sólido (NMR), espectroscopia de transformación fourier de reflectancia infrarroja difusa (DRIFTS) y espectrometría de masas de ionización suave (Peña-Méndez et al., 2007).

Los objetivos de esta investigación fueron: extraer secuencialmente las sustancias húmicas de cuatro compost mediante el uso de tres soluciones extractantes, para determinar los grupos funcionales de los ácidos húmicos contenidos en los compost; además medir los parámetros fisicoquímicos C/N, CIC, pH, ΔpH y E4/E6 y evaluar los efectos agronómicos de las sustancias húmicas sobre el crecimiento del trigo.


Los materiales sólidos orgánicos sujetos de investigación fueron: a) rastrojo de maíz (RM) que se colectó en la finca de Cumuatillo, municipio Venustiano Carranza, Michoacán; b) paja de trigo, colectada en el predio de Jiquilpan, Michoacán; c) estiércol de bovino, se colectó del establo la periferia, Jiquilpan, Michoacán; y d) restos de fruta, fueron colectados en el mercado municipal de Jiquilpan, Michoacán.

Estos materiales se sometieron a un proceso de compostaje durante un periodo de 180 días, mediante una técnica de aireación pasiva con volteos periódicos, para airearlos, enfriarlos y humedecerlos. Este proceso se repitió periódicamente hasta obtener los compost maduros para la extracción de las sustancias húmicas.


Extracción secuencial

La extracción se llevó a cabo con soluciones extractantes a base de NaOH 0.5N, Na4P2O7 0.1N y NaF 0.1N empleando el método propuesto por Kononova et al. (1966), secuenciado cada una de las soluciones. La primera extracción se llevó a cabo con NaOH al 0.5M empleando 2 g de compost seco, molido y tamizado por una malla de 1 mm. Se agregaron 40 mL de solución extractante; la mezcla se agitó durante 24 h en un agitador eléctrico a velocidad de 180 oscilaciones por min; posteriormente se centrifugó a 3 000 rpm durante 20 min; después se decantó y el sobrenadante se conservó para su posterior análisis.

La segunda extracción se realizó agregando 50 mL de Na4P2O7 0.1N, dejando el sedimento restante en agitación durante 24 h, después se centrifugó a 3 000 rpm durante 20 min. La tercera extracción se realizó agregando 50 mL de NaF 0.1N, se dejó el sedimento restante en agitación durante 24 h, después se centrifugó a 3 000 rpm durante 20 min.

Las tres muestras sobrenadantes se mezclaron y se acidificaron hasta un pH= 2 con HCl 2N, la mezcla se dejó en reposo durante 24 h a temperatura ambiente, después se centrifugó a 3 000 rpm durante 10 min. Posteriormente se procedió a la separación de ácidos húmicos de los fúlvicos.

Purificación de los ácidos húmicos

La purificación de los ácidos húmicos fue llevada a cabo de acuerdo al método descrito por Sánchez-Monedero et al. (2002). Los ácidos húmicos (AH) fueron tratados con una solución de HCl-HF al 0.5% (5 mL de HCl y 5 mL de HF por 1 L) durante 36 h. La suspensión fue centrifugada por 15 min a 2 350 rpm y el sólido se lavó dos veces con HCl 0.1M, después se lavó con agua destilada hasta quedar libre de cloruros (prueba de AgNO3) y finalmente los ácidos húmicos se liofilizaron para su caracterización fisicoquímica.

Caracterización fisicoquímica de los ácidos húmicos

Para obtener las relaciones ópticas E4/E6, la absorbancia a 465 nm y 665 nm (Chen et al., 1977) fue medido usando un espectrofotómetro Perkin Elmer UV/Vis Lambda 2. Se determinó pH en una suspensión acuosa y con KCl 1M, el ∆pH se calculó con la diferencia de ambas lecturas. El

were added; the mixture was shaken for 24 h in an electric shaker at a speed of 180 oscillations per min; later, it was centrifuged at 3 000 rpm for 20 min; it was then decanted and the supernatant was stored for future analysis.

The second extraction was carried out by adding 50 mL of Na4P2O7 0.1N, shaking the remaining sediment for 24 h, and then centrifuging at 3 000 rpm for 20 min. The third extraction was carried out by adding 50 mL of NaF 0.1N, shaking the remaining sediment for 24 h, and then centrifuging at 3 000 rpm for 20 min.

The three supernatant samples were mixed and acidified up to a pH= 2 with HCl 2N; the mixture was left to settle for 24 h at room temperature, then centrifuged at 3 000 rpm for 10 min. The humic acids were then separated from fulvic acids.

Purifying humic acids

The purification of humic acids was carried out according to the method described by Sánchez-Monedero et al. (2002). The humic acids (AH) were treated with an HCl-HF solution at 0.5% (5 mL de HCl and 5 mL of HF per 1 L) for 36 h. The suspension was centrifuged for 15 min at 2 350 rpm and the solid was washed twice with HCl 0.1M, later it was washed with distilled water until it was free of chlorides (AgNO3 test) and finally, the humic acids were freeze dried for their physicochemical characterization.

Physicochemical characterization of humic acids

In order to obtain the optic relations E4/E6, absorbance was measured at 465 nm and 665 nm (Chen et al., 1977) using a Perkin Elmer UV/Vis Lambda 2 spectrophotometer. The pH was determined in an aqueous suspension with KCl 1M; the ∆pH was estimated with the difference in both readings. For the carbon (C) content, the Walkley and Black method (Bremner and Jenkinson, 1964) was used. The total content of functional groups (carboxylic groups, OH phenolic and C= O total) and total acidity (Kononova et al., 1966) were determined. The CIC was calculated with a barium acetate 1N solution, using the Harada and Inoko (1980) technique. The total N was established using the Kjeldahl method (Bremner, 1996).

Greenhouse work

To set up the experiment in a greenhouse 3 kg containers were filled with soil, previously gathered in the municipality


contenido de carbono (C) fue hecho por el método de Walkley y Black (Bremner y Jenkinson, 1964). Se determinó el contenido total de grupos funcionales (grupos carboxílicos, OH fenólicos y C= O totales) y la acidez total (Kononova et al., 1966). La CIC se estimó con solución de acetato de bario 1N, por la técnica de Harada e Inoko (1980). El N total se determinó mediante el método Kjeldahl (Bremner, 1996).

Trabajo en invernadero

Para el montaje del experimento en invernadero, se emplearon contenedores con 3 kg de suelo colectado en el municipio de Jiquilpan, Michoacán, con pH 6.9, textura arcillosa, materia orgánica 2.4%, N 0.1%, P Olsen 16.4 ppm y CIC 38.6 cmolc kg-1.

Como cultivo indicador de la respuesta de los tratamientos con ácidos húmicos se utilizó el trigo variedad Salamanca S75, sembrándose 10 semillas por maceta. Los tratamientos se generaron con AH extractados de cada uno de los compost, con dosis de 100, 200, 400 y 800 mg kg-1 de suelo respectivamente. La aplicación de los tratamientos al suelo se llevó a cabo al momento de la siembra. La primera y segunda aplicaciones foliares se realizaron a los 35 y 53 días después de la siembra respectivamente.

Durante el montaje del experimento se fertilizó con 100N-60P-200K, empleando como fuentes de nitrógeno la urea (46% N), de fósforo el superfosfato triple de calcio (46% P2O5) y potasio el sulfato de potasio (50% K2O). El experimento se condujo por 64 días durante los cuales se realizó el riego cada tercer día a capacidad de campo; las macetas fueron cambiadas de lugar semanalmente de forma aleatorizada. Finalmente se evaluó la biomasa seca y el contenido de N (Kjeldahl Bremner, 1996).

Análisis estadístico

Los datos obtenidos se analizaron estadísticamente empleando el análisis de varianza y las pruebas de comparación de medias (Tukey, α= 0.05) correspondientes. El contenido de SH, C, N, el análisis de los grupos funcionales, E4/E6, ∆pH y CIC, son presentadas como el promedio de las muestras por triplicado. La altura de la planta, días de espigamiento, longitud de la raíz, producción de materia seca y contenido de N se les realizó análisis de varianza (ANOVA).

of Jiquilpan, Michoacán, with a pH of 6.9, clayey texture, organic matter 2.4%, N 0.1%, P Olsen 16.4 ppm and CIC 38.6 cmolc kg-1.

As a crop that indicates the response of treatments with humic acids, Salamanca S75 variety wheat was used, placing 10 seeds in every pot. The treatments were created with AH taken each from compost, with doses of 100, 200, 400 and 800 mg kg-1 of soil, respectively. Treatments were applied to the soil during the plantation. First and second foliar applications took place 35 and 53 days after plantation, respectively.

For the setup of the experiment 100N-60P-200K were used as fertilizers. The source of nitrogen was urea (46% N), triple calcium superphosphate for phosphorous (46% P2O5) and potassium sulfate for sulfur (50% K2O). The experiment was conducted for 64 days, during which there was irrigation at field capacity every third day; the pots were moved weekly in a random fashion. Finally, dry biomass and the N content were evaluated (Kjeldahl Bremner, 1996).

Statistical analysis

The data obtained were analyzed statistically using the corresponding variance analysis and average comparison test (Tukey, α= 0.05). The content of SH, C, N, the analysis of functional groups, E4/E6, ∆pH and CIC, are presented as the average of the samples, times three. Plant height, heading days, root length, dry matter production and N content underwent variance analysis (ANOVA).

RESULTS

Sequential extraction

The percentages of humic acids obtained by sequential extraction were: 15.3% for wheat hay compost (PT), 16.89% for fruit waste (RF), 19.62% for bovine manure (EB) and 21.73% for maize stubble (RM). The solution with NaOH 0.5N extracted a greater amount of AH from wheat hay, fruit waste and bovine manure composts in comparison to the other solutions; only maize stubble compost surpassed NaOH 0.5N, despite the Na4P2O7 0.1N solution being used in the second extraction. The NaF 0.1N solution had the lowest yields (Table 1).


RESULTADOS

Extracción secuencial

Los porcentajes de ácidos húmicos obtenidos mediante la extracción secuencial fueron: 15.3% para el compost de paja de trigo (PT), 16.89% para residuo de fruta (RF), 19.62% para estiércol de bovino (EB) y 21.73% para rastrojo de maíz (RM). La solución con NaOH 0.5N extrajo una mayor cantidad de AH de los compost de paja de trigo, residuos de frutas y estiércol de bovino respecto a las otras soluciones; únicamente en el caso del compost de rastrojo de maíz, a pesar que la solución de Na4P2O7 0.1N se utilizó en la segunda extracción superó a NaOH 0.5N. La solución de NaF 0.1N tuvo los menores rendimientos (Cuadro 1).

The AH of the bovine manure and wheat hay had the greatest C content, showing significant statistical differences with the AH of the fruit waste and maize stubble composts. As for the N content, the AH of the fruit waste and bovine manure were statistically different to the N content of the AH of wheat hay and maize stubble. The total acidity of the AH of fruit waste was slightly higher to the AH of bovine manure compost; the latter show no statistical differences with the total acidity of the wheat hay compost, while the lowest acidity was for the AH of the maize stubble compost.

The content of COOH groups was different for bovine manure compost AH and the content of COOH groups of the AH of the fruit waste, wheat hay and maize stubble composts. The lowest phenolic OH content was for the AH in maize

stubble compost, and the greatest was for the humic acids in fruit waste compost. As for the content of C= O groups, the AH of maize stubble and fruit waste compost were similar, and there were statistical differences between those mentioned above and the AH for wheat hay and bovine manure compost (Table 2).

The AH in the maize stubble compost had the highest pH in an aqueous solution, and there were significant statistical differences between the fruit waste, bovine manure and wheat hay composts. The pH in a KCl 1N solution in the four AH had the same tendency as shown by the pH in water, since the highest pH was obtained with the AH of fruit waste, followed by wheat hay, maize stubble and bovine manure, in a descending manner. The ∆pH of greater intensity belongs to the AH of the fruit waste compost (-0.041), followed by those of wheat hay (-0.08), maize stubble (-0.321) and bovine manure (-0.34).

On the other hand, the values of optical relations E4/E6 of the AH of composts of different types were low, especially for the AH of the wheat hay and bovine manure composts. As

Tipo de compost

Contenido total de AH (%)

1ra. extracciónNaOH 0.5N

2da. extracciónNa4P2O7 0.1N

3ra. extracciónNaF 0.1N

RM 21.73 46.06% ±0.56 49.87% ±0.23 4.77% ±0.79PT 15.3 68.9% ±2.76 27.03% ±2.29 4.07% ±0.48RF 16.89 56.84% ±4.88 36.59% ±6.84 6.57% ±1.97EB 19.62 73.14% ±2.1 23.33% ±1.61 3.52% ±0.08

RM= compost de rastrojo de maíz; PT= compost de paja de trigo; RF= compost de residuos de frutas; EB= compost de estiércol de bovino.

Cuadro 1. Ácidos húmicos de diferentes compost extractados secuencialmente.Table 1. Humic acids from different composts extracted sequentially.

Los AH de los compost de estiércol de bovino y paja de trigo tuvieron el mayor contenido de C, presentando diferencias estadísticas significativas con respecto a los AH del compost de residuos de frutas y rastrojo de maíz. En cuanto al contenido de N los AH del compost de residuos de frutas y estiércol de bovino fueron diferentes estadísticamente contra el contenido de N de los AH de paja de trigo y rastrojo de maíz. La acidez total de los AH del compost de residuos de frutas, fue ligeramente mayor a los AH del compost de estiércol de bovino; estos últimos no muestran diferencias estadísticas con la acidez total de los AH del compost de paja de trigo, mientras que la menor acidez fue para los AH del compost de rastrojo de maíz.

El contenido de grupos COOH fue diferente entre los AH del compost de estiércol de bovino y el contenido de grupos COOH de AH de los compost de residuos de frutas, paja de trigo y rastrojo de maíz. El menor contenido de OH fenólicos fue para los AH del compost de rastrojo de maíz y el mayor para los ácidos húmicos del compost de residuos de frutas. En cuanto al contenido de grupos C= O los AH del compost de rastrojo de maíz y restos de frutas fueron similares,


mientras que hubo diferencias estadísticas significativas entre los mencionados anteriormente y los AH de paja de trigo y AH del compost de estiércol de bovino (Cuadro 2).

for the CIC of AH of wheat hay compost, they turned out to be of greater intensity, whereas the CIC of AH of maize stubble was minimum (Table 3).

Greenhouse results

The data obtained shoes that applying different AH treatments to foliage, did not bring significant differences to the production of dry matter, plant height, root length and heading days of wheat plants (Table 4).

In regard to different AH treatments, the data obtained showed that applications on the soil did not bring significant differences to the production of dry matter, plant height, root length and heading days of wheat plants (Table 5).

DISCUSSION

In the field of science, it is well-known that aqueous NaOH solution is a very effective reagent, because it extracts the greatest amount of SH (80%); its chemical strength is such that it can transform humic molcules into new ones that are not produced naturally (artefacts) (Stevenson, 1994). On the other hand, it is also said that the Na4P2O7 solution is an ineffective reagent, since it extracts a minimum percentage of SH (30%); consequently, it does not modify humic molecules, and so it is the choice for most scientists to study physicochemical characteristics of these materials in an objective manner (Kononova et al., 1966).

This study showed that the effectiveness of both reagents depends more on the material the SH come from, than on the physicochemical characteristics and the management of the humidifying process; this is justified when

Compost C (%)

N (%)

Relación (C/N)

Acidez total (cmolc kg-1)

COOH(cmolc kg-1)

OH fenólico(cmolc kg-1)

Grupos C= O(cmolc kg-1)

RM-AH 52±0.4b 1.52±0.04b 34.21 150±0c 136.1±0.05b 14 493±0a PT-AH 69.68±0a 1.57±0.04b 44.38 250±0.5b 144.5±0.05b 105 386±0b

RF-AH 55.33±0b 3.49±0.05a 15.85 381.7±0.2a 150±0.08b 226 481±0aEB-AH 72.66±0a 3.32±0.4a 21.88 300±0.5ab 177.8±0.05a 122 173±0c

RM-AH= ácidos húmicos del compost de rastrojo de maíz; PT-AH= ácidos húmicos del compost de paja de trigo; EB-AH= ácidos húmicos del compost de estiércol de bovino; y RF-AH= ácidos húmicos del compost de residuos de frutas. En las columnas con la misma letra, son estadísticamente iguales.

Cuadro 2. Composición elemental y grupos funcionales de los ácidos húmicos.Table 2. Elementary composition and functional groups of humic acids.

Los AH del compost de rastrojo de maíz tuvieron el mayor pH obtenido en solución acuosa y mostraron diferencias estadísticas significativas entre AH de los compost de residuos de frutas, estiércol de bovino y paja de trigo. El pH en solución de KCl 1N en los cuatro AH no tuvieron la misma tendencia como lo mostró el pH en agua, ya que el pH mayor fue obtenido con los AH del compost de residuos de frutas, siguiéndole en forma descendente la paja de trigo, rastrojo de maíz y estiércol de bovino. El ∆pH de mayor intensidad corresponde a AH del compost de residuos de frutas (-0.041), seguido por los AH de paja de trigo (-0.08), rastrojo de maíz (-0.321) y estiércol de bovino (-0.34).

Por otra parte, los valores de las relaciones ópticas E4/E6

de AH de los compost de diferente origen fueron bajos, especialmente para AH de los compost de paja de trigo y estiércol de bovino. En cuanto a la CIC de AH del compost de paja de trigo, resultaron ser de mayor intensidad, en tanto que la CIC de AH del rastrojo de maíz fue mínima (Cuadro 3).

Muestra ∆pH Relación E4/E6

CIC(cmolc Kg-1)

RM-AH -0.321 0.434±0.004b 334.61±2.17d PT-AH -0.08 0.382±0.005c 557.44±3.28a

RF-AH -0.041 0.501±0.003a 365.15±4.37cEB-AH -0.34 0.381±0.005c 510.57±6.66b

Cuadro 3. Propiedades fisicoquímicas de los ácidos húmicos.Table 3. Physicochemical properties of humic acids.

Letras minúsculas distintas, indican diferencias estadísticas.


Resultados de invernadero

Los datos obtenidos mostraron que la aplicación delos diferentes tratamientos de AH aplicados al follaje, no produjo diferencias significativas en la producción de materia seca, altura de la planta, longitud de la raíz y días a espigamiento de las plantas de trigo (Cuadro 4).

analyzing the amounts obtained with both solutions: in the case of AH from maize stubble compost, the effectiveness of the Na4P2O7 was higher to that of NaOH.

The amount of AH extracted by the reagents in this experiment is relatively high (15.31% of AH extracted from wheat hay compost, 16.91% of AH from fruit waste

compost, 19.63% of AH from bovine manure compost and 21.72% of AH from maize stubble compost) compared to those obtained by Pal and Sengupta (1985); Huang et al. (2006); López et al. (2008); Shirshova et al. (2006), who extracted amounts that varied from 0.43% to 8.3%, using

Muestra Dosis(mg L-1)

Materia seca

Altura de planta

Longitud de raíz

Días a espigamiento

Contenido de N foliar (%)

Testigo 0 76.03 60 33.67 59 2.24RM-AH 100 290.17 67.33 33 58.33 2.5

200 107.57 65.33 27 57.67 2.26400 334.12 66.33 33.67 57 1.8800 86.02 61.67 41.67 59.33 2.26

PT-AH 100 249.47 67 23.67 59.33 2.4200 127.58 62 26.67 59 1.85400 233.29 65 37.33 59 1.49800 64.11 39 31 39.67 1.85

RF-AH 100 101.03 62.67 35.33 47.67 2.52200 116.44 65.33 37.33 59 2.21400 100.58 63.33 33.67 38.67 2.48800 81.56 56 28.67 57.67 2.42

EB-AH 100 149.68 66.67 28.33 59.67 2.05200 133.54 68 38 59.67 1.83400 182.32 65.67 38 58.33 2.26800 77.5 67.67 33.33 58.33 2.22

No hubo diferencias significativas, (Tukey, 0.05).

Cuadro 4. Variables de plantas de trigo con dosis de AH de compost, aplicadas foliarmente.Table 4. Variables of wheat plants with doses of compost AH, applied on the leaves.

En cuanto a los diferentes tratamientos de AH, los datos obtenidos mostraron que la aplicación al suelo no produjo diferencias significativas en la producción de materia seca, altura de la planta, longitud de la raíz y días a espigamiento de las plantas de trigo (Cuadro 5).

Muestra Dosis(mg kg-1 )

Materia seca

Altura de planta

Longitud de raíz



Testigo 0 76.03 60 33.67 59 2.24RM-AH 100 88.9 51.67 30.33 57 3.49

200 112.7 50.67 26.67 54.33 1.98400 196.2 57.67 34.67 53.67 2.26800 90.6 53.67 34.33 52.67 2.13

Cuadro 5. Variables de plantas de trigo con dosis de AH del compost aplicadas al suelo.Table 5. Variables of wheat plants with doses of compost AH, applied on the soil.



DISCUSIÓN

En el ámbito científico se conoce que la solución acuosa de NaOH constituye un reactivo muy efectivo, por lo que extrae la mayor cantidad de SH (80%); es tanta la fuerza química que es capaz de transformar a las moléculas húmicas y generar nuevas que no llegan a producirse en forma natural (artefactos) (Stevenson, 1994). Por otro lado, también se dice que la solución de Na4P2O7 es unreactivo poco efectivo, por lo que extrae un mínimo porcentaje de SH (30%); consecuentemente, no modifica las moléculas húmicas, siendo preferido por muchos investigadores(as) para estudiar de una manera objetiva las características fisicoquímicas de estos materiales (Kononova et al., 1966).

En la presente investigación se observó que la efectividad de ambos reactivos depende más del material del que provienen las SH, que de las características fisicoquímicas y del manejo de todo el proceso humificativo; lo anterior se justifica al analizar las cantidades obtenidas con ambas soluciones: en el caso de los AH provenientes del compost de rastrojo de maíz, se observó que la efectividad de la solución de Na4P2O7 fue superior a la mostrada por el NaOH.

Respecto a la cantidad de AH, aquella extraída por los reactivos en este trabajo es relativamente alta (15.31% de AH extraídos del compost de paja de trigo, 16.91% de AH del compost de residuos de fruta, 19.63% de AH del compost

different techniques; however, the richness of SH depends on the degree of humidification and the composition of the original organic materials, since those that are rich in lignin will produce more SH through the humidification process (Stevenson, 1994).

As for the elementary composition of AH of different materials, there are much research (Kuwatsuka et al., 1978; Celi et al., 1997; Canellas et al., 2002; Campitelli et al., 2006, Shirshova et al., 2006; Loffredo et al., 2008). According to data obtained by Steelink (1983), carbon content of the AH varies from 53.8% to 58.7%, and nitrogen content, from 0.8% to 4.3%. However, the results obtained in this work show that in two composts, there were higher carbon values PTAH= 69.68% and EBAH= 72.66% respectively; on the other hand, N content for both composts were in the range of 1.57% and 3.32%, respectively.

Pal and Sengupta (1985) concluded that formic acid extracts a greater percentage of carbon in the AH (63.72%), while pyrophosphate and acetylacetone only extracts 53.87% and 50.58%, respectively. Therefore, the variations in carbon could be due to the following: a) the three extractants used; b) the nature of the compost; and c) the degree of humidification. The contents of C and N are higher, although with lower C/N relations in the AH of the composts in their different properties (34.21 for AH of maize stubble compost, 44.38 for wheat hay compost, 15.8 for fruit waste AH and 21.88 for the AH of bovine manure compost).


Cuadro 5. Variables de plantas de trigo con dosis de AH del compost aplicadas al suelo (continuación).Table 5. Variables of wheat plants with doses of compost AH, applied on the soil (continuation).

Muestra Dosis(mg kg-1 )

Materia seca Altura de planta

Longitud de raíz



PT-AH 100 130 58 32.67 55 2.76200 59.9 65.33 29.33 54 2.74400 167.8 48.67 31 57.33 2.40800 168.2 54.33 30.33 60.67 2.92

RF-AH 100 88.1 60.33 32.33 35.67 3.47200 85.5 55.67 31.33 52.67 3.6400 103.1 60 27.67 36.33 3.39800 160.3 53 31.33 36.67 2.22

EB-AH 100 156.7 46.67 28.67 37.33 1.59200 772.3 55.67 31.67 36.67 2.34400 141.4 55.67 39 53.33 2.06800 154.7 59.33 28.33 50.33 2.52


de estiércol de bovino y 21.72% de AH del compost de rastrojo de maíz) comparada con las obtenidas por Pal y Sengupta (1985); Huang et al. (2006); López et al. (2008); Shirshova et al. (2006), quienes extrajeron cantidades que variaron de 0.43% a 8.3% al emplear diferentes técnicas para ello; sin embargo, la riqueza de SH depende del grado de humificación y de la composición de los materiales orgánicos originales, pues aquellos ricos en lignina, a través del proceso humificativo generarán mayor cantidad de ellas (Stevenson, 1994).

En cuanto a la composición elemental de AH de diferentes materiales hay muchos trabajos realizados (Kuwatsuka et al., 1978; Celi et al., 1997; Canellas et al., 2002; Campitelli et al., 2006, Shirshova et al., 2006; Loffredo et al., 2008). De acuerdo con los datos obtenidos por Steelink (1983), el contenido de carbono de los AH varía de 53.8% a 58.7% y el nitrógeno de 0.8% a 4.3%. Sin embargo, los resultados obtenidos en este trabajo muestran que en dos compost obtuvieron valores de carbono mayores PTAH= 69.68% y EBAH= 72.66% respectivamente; por otro lado, el contenido de N de ambos compost estuvieron en el rango 1.57% y 3.32%, respectivamente.

Pal y Sengupta (1985), concluyeron que el ácido fórmico extrae mayor porcentaje de carbono en los AH (63.72%), mientras que el pirofosfato y la acetilacetona sólo 53.87% y 50.58%, respectivamente. Por lo tanto, las variaciones en carbono podrían ser atribuidas a lo siguiente: a) a los tres extractantes usados; b) a la naturaleza del compost; y c) al grado de humificación. Los contenidos de C y N son superiores aunque con relaciones C/N menores en los AH de los compost en sus diferentes calidades (34.21 para los AH de los compost de rastrojo de maíz, 44.38 para el compost de paja de trigo, 15.8 para los AH de residuos de frutas y 21.88 para los AH del compost de estiércol de bovino).

La reactividad de las sustancias húmicas, es debida en gran medida a su alto contenido de grupos funcionales conteniendo oxigeno, incluyendo COOH, OH fenolicos o enolicos, y posiblemente α, β cetonas insaturadas. Dsiadowiec (1994) indica que la maduración de los AH está acompañada por el aumento en la carboxílación y D’Orazio et al. (2008) mencionan que un mayor contenido de grupos carboxílicos probablemente está correlacionado a una gran oxidación.

Los materiales fueron tratados el mismo periodo de tiempo; por lo tanto, el contenido de los grupos carboxílicos es similar entre los AH de RM, PT y RF, aunque ligeramente

The reactivity of humic substances is largely due to its high content of functional groups containing oxygen, including COOH, OH phenols or enols, and possibly unsaturated α, β ketones. Dsiadowiec (1994) indicates that the development of AH comes with an increase in carboxylation, and D’Orazio et al. (2008) mention that a greater amount of carboxylic groups may be related to greater oxidation.

Materials were treated in the same time period, therefore the content of carboxylic groups is similar for the AH of RM, PT and RF, although the AH for EB had a higher content, indicating that the most quickly transformed into AH are the EB components.

The acidity or capacity of exchange of humic substances is mainly due to the presence of ionizable hydrogen in aromatic carboxylic and aliphatic groups and in phenolic OH groups (Schnitzer, 2000). Results obtained by Stevenson (1994), indicate that the total acidity of the AH is 560 to 890 cmolc kg-1, although results in this work are very contrasting, due to the AH of all four composts being in the range of 381.7 to 150 cmolc kg-1.

On the other hand, the hydraulic load of the humic colloids (∆pH) determines its activity in the organo-mineral complexes (Bratskaya et al., 2008); adsorption in mineral surfaces (Jada et al., 2006) and interactions with oppositely charged polyelectrolytes (Kam and Gregory, 2001). The ∆pH of the AH was negative, probably due to the functional COOH groups, which are the sources of negatively charged sites to pH < 7 (Stevenson, 1994).

According to Jiménez and García (1992), the increase of functional groups increases CIC. Such increases were only in the fractions obtained of maize stubble and bovine manure composts (334.61 cmolc kg-1 y 365 cmolc kg-1 in the AH of RM and EB, respectively). Pal and Sengupta (1985), obtained CIC values of 400 to 598.6 cmolc kg-1 of AH and attributed these values to the action of the extractant.

Regarding optical relations E4/E6, Kononova et al. (1966) and Stevenson (1994), indicate that the absorption of light of the AH depends directly on the degree of condensation of its aromatic rings. A low relation E4/E6 indicates a high degree of condensation of aromatic humic constituents. On the other hand, a high relation indicates a low degree of aromatic condensation. They also point out that they are frequently used for characterization of humic materials;


con mayor contenido fueron los AH de EB, esto indica que el material más rápidamente transformado a AH sean los componentes del EB.

La acidez o capacidad de intercambio de las sustancias húmicas, es debida principalmente a la presencia de hidrógenos ionizables en grupos carboxílicos aromáticos y alifáticos y en grupos OH fenólicos (Schnitzer, 2000). Los resultados obtenidos por Stevenson (1994), indican que la acidez total de los AH es de 560 a 890 cmolc kg-1 aunque los resultados en este trabajo son muy contrastantes, debido que los AH de los cuatro compost se encuentran en el rango de 381.7 a 150 cmolc kg-1.

Por otro lado, la carga superficial de los coloides húmicos (∆pH) determina su actividad en los complejos órgano-mineral (Bratskaya et al., 2008); adsorción en las superficies minerales (Jada et al., 2006) e interacciones con polielectrolitos cargados opuestamente (Kam y Gregory, 2001). El ∆pH de los AH fue negativo, esta situación probablemente sea la consecuencia de los grupos funcionales COOH que son las fuentes de sitios cargados negativamente a pH < 7 (Stevenson, 1994).

De acuerdo a Jiménez y García (1992), el aumento de los grupos funcionales aumenta la CIC; estos aumentos únicamente fueron en las fracciones obtenidas de los compost de rastrojo de maíz y estiércol de bovino (334.61 cmolc kg-1

y 365 cmolc kg-1 en los AH de RM y EB, respectivamente). Pal y Sengupta (1985), obtuvieron valores de CIC de 400 a 598.6 cmolc kg-1 de AH y atribuyeron estas variaciones a la acción del extractante.

En cuanto a las relaciones ópticas E4/E6, Kononova et al. (1966) y Stevenson (1994), indican que la absorción de luz de los AH depende directamente del grado de condensación de sus anillos aromáticos. Una baja relación E4/E6 indica alto grado de condensación de constituyentes húmicos aromáticos; inversamente, alta relación indica bajo grado de condensación aromática; además, ellos señalan que frecuentemente son usadas para la caracterización de materiales húmicos, relaciones menores de cinco son correspondientes a los AH. Por lo tanto, con este parámetro se puede indicar la madurez del compost (Stevenson, 1994; Wong et al., 2001).

Senesi et al. (1989); Conte et al. (2006) mencionan que las relaciones ópticas E4/E6 son variables espectroscópicas usadas como una función directa del peso molecular de

relations lower than five correspond to AH. Therefore, using this parameter, it is possible to indicate the development of the compost (Stevenson, 1994; Wong et al., 2001).

Senesi et al. (1989); Conte et al. (2006) mention that the optical relations E4/E6 are spectroscopic variables used as a direct function of the molecular weight of the SH. The results of the present work show that the AH of PT and EB with E4/E6 relations of 0.382 and 0.381, respectively, indicate that they contain molecules with a high degree of polymerization; also, their molecular weights and degree of aromaticity are high.

On the other hand, the AH derived of RM and RF with optic relations of 0.434 and 0.501 indicate that they contain molecules of less complexity and greater degree of aliphaticity, although the difference between each one should not be very high, since they have a similar degree of humidification. With greater composting times, the E4/E6 optical relations of the AH decrease, in such a way that the carbohydrates and quinones are mineralized and the phenolic compounds are oxidized and bonded to methoxyl groups to the aliphatic chains of the SH. At the end of the composting there is an adequate degree of ripeness and stability, acquiring low optical relations (Huang et al. 2006; Sellami et al., 2008). In regard to the effect of the AH of different composts on wheat production, the results showed that in the production of dry matter, we did not find statistical differences. Similar results were found by Mackowiak et al. (2001) in wheat plants, and they attribute it to the fact that untreated plants did not sprout.

Pinton et al. (1999); Eyheraguibel et al. (2008), stated that the benefitial effect of humic substances on the nutrition of plants has been attributed to root growth enhancement. Canellas et al. (2002 y 2008), indicate that there is an increase in the growth and density of lateral roots. In contrast to what these authors suggest, the results of this research show that there was less root enlongation.

Therefore, the differences in results shown in this work and others can be due to the concentration of humic substances applied. For example, Figliolia et al. (1994); Chen et al. (1994); Eyheraguibel et al. (2008), worked with humic concentrations of 16 to 27.5 mg kg-1 of soil, and noticed the following effects when producing a physiological reaction: i) they stimulated the activity of soil microorganisms; ii) the availability increased in the dynamics of nutrients; and iii) enzyme and photosynthetic activity in plants increased.


las SH. Los resultados de este trabajo muestran que los AH de la PT y el EB con relaciones E4/E6 de 0.382 y 0.381, respectivamente, indican que contienen moléculas con un alto grado de polimerización; además, sus pesos moleculares y grado de aromaticidad son altos.

En cambio, los AH derivados del RM y RF con relaciones ópticas de 0.434 y 0.501 indican que contienen moléculas de menor complejidad y mayor grado de alifaticidad, aunque la diferencia entre cada uno de ellos no debería ser muy alta, debido que tienen un grado de humificación semejante. Con aumento en el tiempo de compostaje las relaciones ópticas E4/E6 de los AH disminuyen, de tal modo que los carbohidratos y las quinonas son mineralizados, y los compuestos fenólicos, oxidados y enlazados a grupos metoxil a los sitios de cadenas alifáticas de las SH. Al final del compostaje hay un grado adecuado de madurez y estabilidad, adquiriendo relaciones ópticas bajas (Huang et al. 2006; Sellami et al., 2008).

Con respecto al efecto de los AH de diferentes compost en la producción de trigo, los resultados mostraron que en la producción de materia seca, no encontramos diferencias estadísticas significativas, similares resultados fueron encontrados por Mackowiak et al. (2001) en plantas de trigo, ellos lo atribuyeron a que las plantas no tratadas desarrollaron retoños.

De acuerdo a Pinton et al. (1999); Eyheraguibel et al. (2008), reportaron que el efecto benéfico de las sustancias húmicas en la nutrición de plantas ha sido atribuido a la promoción de desarrollo de las raíces. Por su parte Canellas et al. (2002 y 2008) indican que hay un aumento en el crecimiento y densidad de raíces laterales. Contrario a lo mencionado por estos autores, los resultados de esta investigación muestran que hubo menor elongación de las raíces.

Por lo tanto, las diferencias entre los resultados mostrados en éste y otros trabajos puede deberse a la concentración de sustancias húmicas aplicadas. Por ejemplo, Figliolia et al. (1994); Chen et al. (1994); Eyheraguibel et al. (2008), trabajaron con concentraciones de sustancias húmicas de 16 a 27.5 mg kg-1 de suelo, notaron los siguientes efectos al producir una acción fisiológica: i) estimularon la actividad de los microorganismos del suelo; ii) aumentó la disponibilidad en la dinámica de los nutrimentos; y iii) aumentó la actividad enzimática y fotosintética de las plantas.

According to Chang et al. (2006), the presence of SH in compost derivatives affect mobility and bioavailability of metals significantly, thanks to their carboxylic groups and phenolic OH. Nardi et al. (1999) found that the humid fractions that displayed greater amounts of phenolic and carboxylic groups showed the best metabolic effect on Pinus sylvestris and Picea abies.

Brunetti et al. (2007), on the other hand, found no significant correlation with the elementary and functional of the AH of the soil and wheat grains; however, they found a relation between carbon of the AH and fulvic acids (AF) and grain production. For this reason, variability in the results obtained in the production of dry matter, root elongation, plant length, days to heading and foliar concentration of nitrogen in wheat are due to the carbon in the AH, content of COOH group, phenolic OH, doses of AH, CIC and ∆pH, and therefore, it is not possible to attribute a property or characteristic that relate AH to their behavior.

CONCLUSIONS The effectiveness of extracting solutions is based on original materials, their composition and the management of the composting process.

Humic substances of the studied composts showed significant differences in their properties, which indicates that molecules are different.

The time that wheat was under the effect of humic acids in the soil and in the foliage was not enough to obtain a more significant effect in terms of its growth.

Por otra parte, de acuerdo a Chang et al. (2006), la presencia de SH derivadas de compost afectan significativamente la movilidad y biodisponibilidad de metales, gracias a sus grupos carboxílicos y OH fenólicos. Nardi et al. (1999) encontraron que las fracciones húmicas que exhibían mayor cantidad de grupos fenólicos y carboxílicos mostraban el mejor efecto metabólico en Pinus sylvestris y Picea abies.



En cambio, Brunetti et al. (2007) no encontraron ninguna correlación siginificativa con la composición elemental y funcional de los AH del suelo y la producción de granos de trigo; sin embargo, encontraron relación entre el carbono de los AH y ácidos fúlvicos (AF) con la producción de granos.

Por tal motivo, la variabilidad en los resultados obtenidos en la producción de materia seca, elongación de la raíz, longitud de la planta, días a espigamiento y concentracionesfoliares de nitrógeno en el trigo se debe al carbono de los AH, al contenido de grupos COOH, OH fenólicos, las dosis de AH, CIC y ∆pH; y por lo tanto, no se puede adjudicar que propiedad o característica los AH relacionan su comportamiento.

CONCLUSIONES

La efectividad de las soluciones extractantes, está en función de los materiales originales, de su composición y del manejo del proceso de compostaje.

Las sustancias húmicas de los compost estudiados, manifestaron diferencias significativas en sus propiedades, lo que indica que las moléculas son distintas.

El tiempo que estuvo el trigo bajo el efecto de los ácidos húmicos tanto en el suelo como en el follaje, no fue suficiente para obtener un efecto más significativo en cuanto a su crecimiento.

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RESPUESTA EN RENDIMIENTO DE HÍBRIDOS DE MAÍZ A DIFERENTES DISTANCIAS ENTRE SURCOS Y DENSIDADES DE PLANTAS*

YIELD RESPONSE OF MAIZE HYBRIDS TO DIFFERENT DISTANCES BETWEEN FURROWS AND DENSITY PLANTS

Leonardo Soltero-Díaz1§, Carlos Garay-López2 y José Ariel Ruiz-Corral1

1Campo Experimental Centro-Altos de Jalisco. INIFAP. Tepatitlán de Morelos, Jalisco, México. A. P. 56. C. P. 47600. Tel. y Fax. 01 378 7820355. ([email protected]). 2Monsanto Comercial, S. A. de C. V. Estación Experimental Tlajomulco. Carretera a San Miguel Cuyutlán, km 7. Tlajomulco de Zúñiga, Jalisco, México. C. P. 45660. §Autor para correspondencia: [email protected].

* Recibido: septiembre de 2009

Aceptado: abril de 2010

RESUMEN

La producción de maíz en surcos angostos, es una técnica nueva que se está evaluando en México. Durante el ciclo primavera-verano de 2007, se llevó a cabo este trabajo de investigación en el cultivo de maíz en tres localidades ubicadas en la región Ciénega de Chapala, en el estado de Jalisco. El experimento tuvo como objetivo evaluar el distanciamiento entre surcos (76 y 50 cm), tres densidades de plantas (75 000, 90 000 y 105 000 plantas ha-1) y cinco híbridos; para conocer con cual tratamiento se obtiene el rendimiento más alto. Con las combinaciones de los tres factores estudiados se obtuvo un factorial completo de 30 tratamientos; se utilizó el diseño experimental bloques completos al azar con tres repeticiones y un arreglo en parcelas divididas, siendo la parcela grande la distancia entre surcos y como subparcelas a los factores híbridos y densidades de plantas, respectivamente. Se realizó el análisis de varianza en conjunto y comparación de medias para la variable rendimiento de grano utilizando el programa SAS. Los resultados indican que el rendimiento de grano más alto se obtuvo con el surcado angosto a 50 cm y una densidad de al menos 90 000 plantas ha-1; el rendimiento de grano aumentó 9.06% al reducir la distancia entre surcos de 76 a 50 cm; por lo tanto, se sugiere utilizar esta recomendación para aumentar la producción comercial de maíz en la región antes mencionada.

ABSTRACT

Maize farming in narrow furrows is a new technique that is being evaluated in Mexico. This investigation was carried out during the 2007 spring-summer cycle, on maize farming in three locations in the area of Ciénega de Chapala, in the state of Jalisco. The aim of the experiment was to evaluate the distance between furrows (76 and 50 cm), three plant densities (75 000, 90 000 and 105 000 plants ha-1) and five hybrids, in order to know which treatment provides the highest yield. With the combination of all three studied factors, a complete factorial was obtained, with 30 treatments. The experimental layout was a randomized complete block design in a split-plot treatment arrangement with three replications and an arrangement in divided parcels, with the large parcel being the distance between furrows and as subplots, the hybrid factors and plant densities, respectively. A variance analysis was carried out as a whole, and an average analysis for the grain yield variable using the program SAS. Results indicate that the highest grain yield was obtained with the narrow furrow at 50 cm and a density of at least 90 000 plants ha-1; the grain yield increased 9.06% when reducing the distance between furrows from 76 to 50 cm, therefore it is suggested to use this recommendation to increase commercial production of maize in the area in question.

Leonardo Soltero-Díaz et al.150 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

Palabras clave: Zea mays L., interacciones, localidades, región Ciénega de Chapala.

INTRODUCCIÓN

La región Ciénega de Chapala ubicada en el centro de Jalisco, con clima subtropical subhúmedo semicálido, está considerada como de mayor potencial agrícola del estado. El potencial productivo es alto debido que la mayoría de los suelos son planos, profundos, con buena retención de humedad y precipitación pluvial aproximada a 750 mm anuales (Soltero et al., 2004). En esta región la gran mayoría de los productores utiliza sembradoras de precisión, que están ajustadas para sembrar a una distancia entre surcos de 75 a 80 cm, y densidades de siembra de 70 000 a 90 000 semillas ha-1 en temporal y de 90 000 a 110 000 semillas ha-1 en punta de riego. Según estadísticas de la SAGARPA (2006), en el ciclo primavera-verano de 2006 la superficie cosechada de maíz blanco en esta región fue de 134 793 ha, de las cuales 95.7% correspondieron a temporal y el resto a siembras en punta de riego, con un promedio de rendimiento de 7.2 y 9.1 t ha-1, respectivamente.

En diferentes regiones productoras de maíz en el mundo, como en los Estados Unidos de América y Argentina, la competencia entre las plantas cuando están cada vez más juntas en un surco convencional (0.7 a 0.8 m), se ha tratado de reducir mediante el uso de un surcado más angosto, permitiendo con esto que una mayor densidad de plantas por hectárea y que esté distribuida en forma más dispersa a través del surco, logrando así una menor competencia entre plantas, la cual permite un mejor aprovechamiento de la luz y distribución de las raíces. Según Farnham (2001) la producción de maíz en surcos estrechos se ha intentado desde las últimas décadas con cierto grado de éxito.

En México, algunos ejemplos del uso de surcado angosto a nivel comercial se han dado en varias regiones maiceras, tales como el pacífico norte, la Ciénega de Chapala y El Bajío, pero en estas dos últimas regiones esta técnica de sembrar el maíz ha generado mucha inquietud de información, aunado a cuál densidad de plantas sería la adecuada y cómo responden los nuevos híbridos de maíz a esta nueva tecnología, dado que prácticamente no se ha generado información al respecto.

El crecimiento de maíz a una densidad de plantas constante, intercepta una proporción mayor de radiación total en surcos angostos (Teasdale,1995), debido a un incremento en el

Key words: Zea mays L., Ciénega de Chapala area, interactions, locations.

INTRODUCTION

The Ciénega de Chapala area, located in the center of the state of Jalisco has a subtropical subhumid semiwarm climate, and is considered to have the highest agricultural potential in the state. This potential is high because most of the land is flat and deep, good at retaining humidity and the area has an approximate annual rainfall of 750 mm (Soltero et al., 2004). In this area, most farmers use precision grain drills, adjusted to plant a distance of 75 to 80 cm between furrows, and sowing densities of 70 000 to 90 000 seeds ha-1 in season and 90 000 to 110 000 seeds ha-1 under irrigation. According to statistics by SAGARPA (2006), in the 2006 spring-summer cycle, the harvest area of white maize in this region was 134 793 ha, of which 95.7% were seasonal and the rest under irrigation, with an average yield of 7.2 and 9.1 t ha-1, respectively.

In different maize producing areas in the world, such as in the USA and Argentina, there have been attempts to reduce competition between plants when the latter are closer and closer together in a conventional furrow (0.7 to 0.8 m), allowing a greater density of plants per hectare and a more scattered distribution throughout the furrow, obtaining lower competition between plants, and therefore a better use of light and root distribution. According to Farnham (2001) maize production in narrower furrows has been attempted in the last decades with a certain degree of success.

In Mexico, there have been examples of the use of narrow furrows at a commercial level in several maize growing areas, such as the north Pacific coast, the Ciénega de Chapala and the Bajío, though in the latter two, this maize-growing technique has caused much interest in information, such as what plant density is the most adequate and how the new maize hybrids respond to this technology, since there has practically been no information regarding this. Maize planting at a constant plant density intercepts a greater proportion of sunlight in narrow furrows (Teasdale, 1995), due to an increase in the foliar area and in the efficiency in light interception per surface unit (Bullock et al., 1998). According to Andrade et al. (2002), most of the response to maize yield to the reduction of the distance between furrows was directly related to the increase in the catch of sunlight during the critical period of grain formation.

Respuesta en rendimiento de híbridos de maíz a diferentes distancias entre surcos y densidades de plantas 151

índice de área foliar y en la eficiencia en la intercepción de luz por unidad de superficie (Bullock et al., 1998). Según Andrade et al. (2002), la mayor parte de la respuesta a rendimiento de maíz a la reducción de distancia entre surcos, estuvo estrechamente relacionada con el incremento en la intercepción de la radiación solar durante el periodo crítico de formación de grano.

De acuerdo con Barbieri et al. (2000) los surcos angostos (0.35 vs 0.7 m) incrementaron significativamente el número de granos por unidad de superficie y el rendimiento de grano en maíz. Los porcentajes de incremento en respuesta a surcos angostos fueron 14.5 y 20.5% para el número de granos y rendimiento de grano, respectivamente. Según Widdicombe y Thelen (2002), el rendimiento de grano en maíz se incrementó de manera significativa de 2 a 4% al reducir la distancia entre surcos de 0.76 a 0.56 y 0.38 m, respectivamente. La densidad de 90 000 plantas ha-1 tuvo el rendimiento más alto dentro del rango de 56 000 a 90 000 plantas ha-1. Indicaron que no se observó interacción entre híbridos∗distancia entre surcos, lo cual indicó que los híbridos que rinden bien en distancias entre surcos convencionales de 76 cm, también rendirán bien en sistemas de surcos angostos.

Shapiro y Wortmann (2006), encontraron que la reducción del espaciamiento entre surcos de 0.76 a 0.51 m resultó en 4% de incremento de rendimiento de grano en maíz, el cual no fue afectado por el incremento en la densidad de plantas superiores a 61 800 plantas ha-1, pero que el rendimiento fue mayor con el espaciamiento en surcos angostos. Por otra parte, el surcado angosto (0.52 y 0.35 vs 0.7 m) incrementó la eficiencia de maíz en el uso del nitrógeno 12 y 15%, expresada como materia seca y rendimiento de grano por unidad de nitrógeno disponible, respectivamente (Barbieri et al., 2008a). La mayor eficiencia en el uso del nitrógeno en surcado angosto es una práctica que podría contribuir a mejorar la sostenibilidad del sistema de producción en maíz (Barbieri et al., 2008b).

En su trabajo de investigación sobre maíz de Maddonni et al. (2006), encontraron que bajo condiciones de ambientes templados, sin limitaciones de nutrientes, el rendimiento de grano en cinco híbridos de maíz no respondió a la reducción del espaciamiento entre surcos (0.35, 0.5, 0.7 y 1 m) con 3, 4.5, 9 y 12 plantas m-2, respectivamente.

Se ha encontrado, entre otros aspectos, que la óptima densidad de plantas que maximiza el rendimiento de grano, depende del híbrido (Collins et al., 1965) y usualmente es

According to Barbieri et al. (2000) narrow furrows (0.35 vs 0.70 m) significantly increased the number of grains per surface unit sand maize grain yield. The percentages of increase in response to narrow furrows were 14.5 and 20.5% for the grain number and grain yield, respectively. According to Widdicombe and Thelen (2002), grain yield in maize increased significantly 2 to 4% when reducing the distance between furrows from 0.76 to 0.56 and 0.38 m, respectively. Density the 90 000 plants ha-1 had the highest yield within the range of 56 000 to 90 000 plants ha-1. That stated that there was no interaction between hybrids∗distance between furrows, indicating that hybrids perform well in conventional furrow separations of 76 cm, and will also perform well in narrow furrow systems.

Shapiro and Wortmann (2006), found that reducing furrow separation from 0.76 to 0.51 m resulted in a 4% increase in grain yield for maize, which was not affected by the increase in plant density over 61 800 plants ha-1, although yield was higher with separations in narrow furrows. On the other hand, narrow furrows (0.52 and 0.35 vs 0.70 m) increased maize efficiency in nitrogen use by 12 and 15%, expressed as dry matter and grain yield per unit of nitrogen available, respectively (Barbieri et al., 2008a). Higher efficiency in nitrogen use in narrow furrows is a practice that could contribute to improving the sustainability of maize farming systems (Barbieri et al., 2008b).

In their research on maize Maddonni et al. (2006), found that under warm ambient conditions, with no nutrient limitations, the grain yield in five maize hybrids did not respond to the reduction in space between furrows (0.35, 0.5, 0.7 and 1m) with 3, 4.5, 9 y 12 plants m-2, respectively.

It has been found, among other things, that the optimum plant density that maximizes the grain yield, depends on the hybrid (Collins et al., 1965) and is usually higher in short cycle hybrids, due to their foliar area per plant and lower plasticity of the foliar area (Dwyer et al., 1994; Epinat-Le et al., 2001) as well as lower duration of growth. Farnham (2001) stated that the optimum plant density in narrow furrows (0.38 m), is similar to that required to reach the highest yields in the conventional distance (0.76 m), but the strong hybrid∗distance between furrows interaction amongst tested hybrids suggest that certain hybrids may behave better in some of the spaces tested.


más alta en híbridos de ciclo corto, debido a su menor área foliar por planta y menor plasticidad del área foliar (Dwyer et al., 1994; Epinat-Le et al., 2001) y a su menor duración de crecimiento.

Farnham (2001) indicó que la óptima densidad de plantas en surcos estrechos (0.38 m), es similar a la requerida para alcanzar los rendimientos más altos en la distancia convencional (0.76 m), pero que la fuerte interacción híbrido∗distancia entre surco, entre los híbridos probados sugiere que ciertos híbridos podrían comportarse mejor en alguno de los espaciamientos probados.

Según Sarlangue et al. (2007), los incrementos en el rendimiento de grano al aumentar la densidad de plantas, estuvieron más asociados con incrementos en la producción de biomasa que con incrementos en el índice de cosecha, con una densidad óptima que varió de 10.3 a 10.7 plantas m-2.

Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el distanciamiento entre surcos, la densidad de plantas y la siembra de cinco híbridos comerciales, para obtener la combinación adecuada, con la cual se obtiene el rendimiento más alto.


Durante el ciclo primavera-verano 2007, se estableció un experimento de maíz en tres localidades de la región Ciénega de Chapala, Jalisco, con las siguientes ubicaciones, modalidades y fechas de siembra: 1) Santa Lucía, municipio de La Barca, geográficamente a 20° 23.001’ latitud norte y 102° 22.188’ longitud oeste y altitud de 1 541 m; con riego de germinación el 26 de mayo y un riego de auxilio; 2) El Fuerte, municipio de Ocotlán, localizada a 20° 18.736’ latitud norte y 102° 45.287’ longitud oeste y altitud de 1 532 m, en temporal con lluvia de germinación el 13 de junio; y 3) La Providencia, municipio de Atotonilco el Alto, localizada a 20° 32.282’ latitud norte y 102° 36.125’ longitud oeste y altitud de 1 560 m, en temporal con lluvia de germinación el 22 de junio.

Se evaluaron las distancias entre surcos a 76 cm (convencional) y 50 cm (angosto), con las densidades de plantas a 75 000, 90 000 y 105 000 plantas ha-1, y cinco híbridos comerciales de la empresa Monsanto: COBRA, OSO, DK-2007, DK-2025 y DK-2031, con cuyas combinaciones se obtuvo un factorial completo de 30 tratamientos. Se utilizó el diseño

According to Sarlangue et al. (2007), increases in grain yield when raising plant density, were more related to raises in biomass production than with raises in the harvest index, with an optimum density that varied from 10.3 to 10.7 plants m-2.

Therefore, the aim of this work was to evaluate the distance between furrows, plant density and the harvest of five commercial hybrids, in order to obtain the adequate combination for the highest yield.

MATERIALS AND METHODS An experiment on maize was carried out during the 2007 spring-summer cycle in the area of Ciénega de Chapala, Jalisco, in the following locations, forms and sowing dates: 1) Santa Lucía, municipality of the Barca, geographically at 20° 23.001’ latitude north and 102° 22.188’ longitude west and an altitude of 1 541 m; with germination irrigation on the 26 May and auxiliary irrigation; 2) the Fuerte, municipality of Ocotlán, located at 20° 18.736’ latitude north and 102° 45.287’ longitude west and an altitude of 1 532 m, with seasonal germination rainfall on 13 June; and 3) the Providencia, municipality of Atotonilco el Alto, located at 20° 32.282’ latitude north and 102° 36.125’ longitude west and 1 560 m, with seasonal germination rainfall on 22 June.

Distances between furrows at 76 cm (conventional) and 50 cm (narrow) were evaluated, with plant densities at 75 000, 90000 and 105 000 plants ha-1, and five commercial hybrids of the company Monsanto: COBRA, OSO, DK-2007, DK-2025 and DK-2031, the combinations of which gave a complete factorial of 30 treatments. The experimental design of complete randomized blocks was used, with three repetitions and an arrangement in divided parcels, the largest parcel being distance between furrows and y hybrid factors and plant density, respectively, as subplots.

A single dosage of fertilizer of 300-92-00 was applied, considered as non-limiting in the production. An experimental unit was taken as four five-meter-long furrows, considering both central furrows to obtain grain yield. Sowing was carried out manually, using strings marked for different plant densities and distance between furrows. Two seeds were placed in each mark, and once germinated; one was cut at ground level to leave plant density established. Grain yield was worked out using the following formula:


experimental bloques completos al azar con tres repeticiones y un arreglo en parcelas divididas, siendo la parcela grande la distancia entre surcos y como subparcelas a los factores híbridos y densidades de plantas, respectivamente.

Se aplicó la dosis de fertilización única 300-92-00 considerada como no limitante en la producción. La unidad experimental fue de cuatro surcos de cinco metros de largo, considerándose a los dos surcos centrales para obtener el rendimiento de grano. La siembra se hizo manual, utilizando hilos marcados para diferentes densidades de plantas y distancia entre surcos. En cada marca se depositaron dos semillas y una vez germinadas se cortó a ras de suelo una de ellas, para dejar así la densidad de plantas establecida. Para el cálculo de rendimiento de grano se hizo utilizando la siguiente ecuación:

Donde: R (14%)= rendimiento de grano a 14% de humedad (kg ha-1); PC= peso de campo por parcela (kg parcela-1); %MS= por ciento de materia seca (100 - % de humedad del grano a cosecha de cinco mazorcas); FD= factor desgrane (% de grano, obtenido de muestra de cinco mazorcas); FC= factor de conversión (convertir kg parcela-1 a kg ha-1).

Se efectuó el análisis de varianza factorial considerando los efectos simples y las interacciones de los factores estudiados, y comparación de medias con la prueba de t con p= 0.05, a través del programa SAS.


Los resultados del análisis de varianza conjunto para la variable rendimiento de grano indicaron que el modelo fue altamente significativo, con un coeficiente de determinación de 0.89 el cual es aceptable, un coeficiente de variación 6.27% y una media de rendimiento 15.075 t ha-1. Hubo diferencias significativas para los factores: ambientes (AMB), distancias entre surcos (DS), híbridos (HIB), densidades de plantas (DP) y las interacciones AMB∗DS, AMB∗HIB, DS∗DP y AMB∗DP.

El ambiente con rendimiento más alto fue 16 828 kg ha-1 en Santa Lucía (Cuadro 1), el cual se considera favorecido por la fecha de siembra temprana (principios de mayo), permitiendo a los híbridos expresar mejor su potencial

Where: R (14%)= grain yield at 14% humidity (kg ha-1); PC= field weight per plot (kg plot-1); %MS= dry mass percentage (100 - % grain humidity on harvest of five cobs); FD= grain loss factor (% of grain obtained from a sample of five cobs); y FC= conversion factor (converting kg plot-1 to kg ha-1).

A factorial variance analysis was carried out, considering the simple effects and the interactions of studied factors and the average comparison with the test of t with p= 0.05, using the program SAS.


The results of the combined analysis of variance for the grain yield variable showed that the model was highly significant, with a determination coefficient of 0.89, which is acceptable, a variation coefficient of 6.27% and a yield average of 15.075 t ha-1. There were significant differences for the factors of environments (AMB), distances between furrows (DS), hybrids (HIB), plant densities (DP) and interactions AMB∗DS, AMB∗HIB, DS∗DP and AMB∗DP.

The environment with the highest yield was 16 828 kg ha-1 in Santa Lucía (Table 1), which is considered to be favored by the early sowing date (early May), allowing hybrids to best express their yield potential; on the other hand, although rainfall recorded during cultivation was of 447.3 mm, germination irrigation of approximately 100 mm was also provided, along with auxiliary irrigation of 120 mm for a total of 667.3 mm. In the Fuerte, yield was of 14 698 kg ha-1, with a rainfall of 811.5 mm and no periods with a lack of rain.

The Providencia had a yield of 13.7 t ha-1 with rainfall at 589.7 mm, yet there was a short period of scarce rain during male flowering and at the end of the cycle, soon before physiological

R(14%)= PC∗(%MS)

86∗FD∗FC

R(14%)= PC∗(%MS)

86∗FD∗FC

Ambiente Rendimiento (kg ha-1)Santa Lucía 16 828 aEl Fuerte 14 698 bLa Providencia 13 703 cDMS0.05 450.35

Letras iguales no son estadísticamente diferentes (t, 0.05).

Cuadro 1. Rendimiento promedio en tres ambientes. Table 1. Average yield in three environments.


de rendimiento; por otra parte, aunque la precipitación registrada durante el desarrollo del cultivo fue 447.3 mm, también se proporcionó un riego de germinación de aproximadamente 100 mm y un riego de auxilio de 120 mm para sumar un total de 667.3 mm. En El Fuerte el rendimiento fue de 14 698 kg ha-1, se registró una precipitación de 811.5 mm y no hubo periodos con escasez de lluvia.

La Providencia tuvo un rendimiento de 13.7 t ha-1 con una precipitación de 589.7 mm, pero se presentó un periodo corto de escasez de lluvia durante la floración masculina y al cierre del ciclo poco antes de la madurez fisiológica, además la fecha de siembra fue el 22 de junio, que da una diferencia de nueve días con respecto a El Fuerte y de 22 días con Santa Lucía, lo cual podría explicar en parte la diferencia estadística en el rendimiento, sin considerar las posibles diferencias en la fertilidad del suelo entre los tres ambientes. En función de la distancia entre surcos, el rendimiento promedio a 50 cm fue 15 729 kg ha-1 y estadísticamente superior a 76 cm que tuvo un promedio de 14 422 kg ha-1, lo cual da una diferencia de 1 307 kg ha-1 que representó 9.06% (Cuadro 2). Estos resultados están acordes con los reportados por Barbieri et al. (2000); Widdicombe y Thelen (2002); Shapiro y Wortmann (2006), en lo concerniente a incrementos de rendimiento en maíz sembrado en surcos angostos.

El híbrido DK-2025 tuvo el rendimiento promedio más alto con 15 602 kg ha-1, pero fue estadísticamente igual a OSO y DK-2031, la diferencia en rendimiento entre los tres fue menor a 500 kg ha-1. DK-2025 y OSO fueron significativamente superiores a COBRA y DK-2027. El híbrido menos productivo obtuvo un rendimiento 11.03% menor, con respecto a D-K2025, pero las diferencias de este con los demás híbridos fueron menores al 5% (Cuadro 3).

maturity, apart from the sowing date being on 22 June, which gives a difference of nine days with the Fuerte and of 22 days with Santa Lucía, which could partially explain the statistical difference in yield, without considering the possible differences in soil fertility in all three environments.

In terms of distances between furrows, the average yield at 50 cm was 15 729 kg ha-1 and statistically higher than 76 cm, which had an average of 14 422 kg ha-1, giving a difference of 1 307 kg ha-1, representing 9.06% (Table 2). These results agree with those reported by Barbieri et al. (2000); Widdicombe and Thelen (2002); Shapiro and Wortmann (2006), concerning yield increases in maize sowed in narrow furrows.

The hybrid DK-2025 had the highest average yield, with 15 602 kg ha-1, but it was statistically equal to OSO and DK-2031; the difference in yield between the three was lower than 500 kg ha-1. DK-2025 and OSO were significantly superior to COBRA and DK-2027. The least productive hybrid obtained a yield 11.03% lower than D-K2025, yet the differences of the latter with the other hybrids were lower than 5% (Table 3).

The plant densities of 90 000 and 105 000 plants ha-1, were statistically equal, since they had a very similar yield average, yet higher to the density of 75 000 plants ha-1, with a difference in yield of 594 and 698 kg ha-1; respectively, 4.06 and 4.77% higher (Table 4). These results agree with Sarlangue et al. (2007), who obtained maximum yields for maize with plant densities of 10 to 10.7 plants m-2.

In the significant interaction environments∗distances between furrows (Figure 1), the distance of 50 cm between furrows was noticed to have a greater response than the conventional 76 cm furrow, but in the environment with the highest yield, the difference between 76 and 50 cm was of a greater magnitude, which could be due to the better environmental conditions undergone in Santa Lucía, so that in the spacing of

Distancia/surcos (cm) Rendimiento (kg ha-1)50 15 729 a76 14 422 bDMS0.05 348.44

Cuadro 2. Rendimiento promedio con dos distancias entre surcos.Table 2. Average yield with two distances between furrows.


Híbrido Rendimiento (kg ha-1)DK-2025 15 602 aOSO 15 480 aDK-2031 15 253 abCOBRA 14 991 bDK-2007 14 052 cDMS0.05 470.16


Cuadro 3. Rendimiento promedio de cinco híbridos. Table 3. Average yield of five hybrids.


Las densidades de plantas de 90 000 y 105 000 plantas ha-1, fueron estadísticamente iguales ya que tuvieron un promedio de rendimiento muy similar, pero superior a la densidad de 75 000 plantas ha-1, con diferencia en rendimiento de 594 y 698 kg ha-1 que representaron 4.06 y 4.77% mayor, respectivamente (Cuadro 4); resultados que concuerdan con Sarlangue et al. (2007), que obtuvieron los rendimientos máximos en maíz con densidades de plantas de 10 a 10.7 plantas m-2.

En la interacción significativa ambientes∗distancias entre surcos (Figura 1), se observó que la distancia entre surcos a 50 cm, tuvo una mayor respuesta que el surcado convencional a 76 cm, pero en el ambiente con mayor rendimiento la diferencia entre 76 y 50 cm fue de mayor magnitud, lo cual podría deberse a que en Santa Lucía se tuvieron mejores condiciones ambientales, para que en el espaciamiento a 50 cm las plantas expresaran mejor su potencial de rendimiento, lo cual está acorde con lo señalado por Teasdale (1995); Bullock et al. (1998); Andrade et al. (2002).

La interacción significativa ambientes∗híbridos (Figura 2), se debió a que DK-2031 y COBRA tuvieron una respuesta diferente al cambiar de La Providencia a El fuerte, ya que su incremento en rendimiento fue notoriamente menor al obtenido con DK-2027, OSO y DK-2025. En el ambiente con el mayor rendimiento, DK-2025 tendió a sobresalir sobre los otros cuatro híbridos. DK-2027 fue el híbrido que mostró el potencial de rendimiento más bajo.

En la interacción ambientes∗densidades de plantas (Figura 3), la densidad de 105 000 plantas ha-1 fue superada por 90 000 plantas ha-1 en El Fuerte, lo cual explica la significancia de la interacción. Se encontró que conforme aumentó el rendimiento por localidad, la diferencia entre las tres densidades de plantas tendió a crecer, pero las densidades de

50 cm plants could better express their yield potential, which agrees with Teasdale (1995); Bullock et al. (1998); Andrade et al. (2002).

The significant interaction environments∗hybrids (Figure 2), was due to DK-2031 and COBRA having a different response when moving from the Providencia to the Fuerte, since its yield increase was notoriously lower to that obtained with DK-2027, OSO and DK-2025. In the highest-yielding environment, DK-2025 tended to stand out over the other four hybrids. DK-2027 was the hybrid that showed the lowest yield potential.

In the interaction environments∗plant densities (Figure 3), the density of 105 000 plants ha-1 was surpassed by 90 000 plants ha-1 in the Fuerte, explaining the significance of the interaction. As yield increased per location, the difference between the three plant densities tended to rise, but the densities of 90 000 and 105 000 plants ha-1 remained very

Densidad de plantas Rendimiento (kg ha-1)105 000 15 343 a90 000 15 239 a75 000 14 645 bDMS0.05 278.94

Cuadro 4. Rendimiento promedio con tres densidades de plantas. Table 4. Average yield with three plant densities.


Figura 1. Interacción ambientes∗distancias entre surcos.Figure 1. Interaction environments∗distances between furrows.

Ren

dim

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ha-1)

La Providencia, temporal El Fuerte, temporal Santa Lucía, riego

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50 cm76 cm

Figura 2. Interacción ambientes∗híbridos.Figure 2. Interaction environments∗hybrids.


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Ren

dim

ient

o (t

ha-1)

COBRAOSODK-2007DK-2025DK-2031


90 000 y 105 000 plantas ha-1 se mantuvieron muy similares y su rendimiento fue mayor que con 75 000 plantas ha-1 en los tres ambientes, particularmente en Santa Lucía que fue donde se obtuvieron los rendimientos más altos.

La interacción no significativa en distancias entre surcos∗híbridos, se debió que todos los híbridos incrementaron su rendimiento en forma lineal al reducir el espaciamiento entre surcos de 76 a 50 cm. Aunque DK-2027 lo hizo en mayor magnitud, los mayores rendimientos de grano se obtuvieron con las combinaciones DK-2025 y OSO en surcos a 50 cm de separación (Figura 4).

De la misma manera en la Figura 5 se muestra la interacción no significativa entre híbridos∗densidades de plantas, debido que los cinco híbridos incrementaron el rendimiento al cambiar de 75 000 a 90 000 plantas ha-1, aunque se mantuvo muy semejante al cambiar de 90 000 a 105 000 plantas ha-1.

similar and their yield was higher than with 75 000 plants ha-1 in the three environments, especially in Santa Lucía, in which we obtained the highest yields.

Non-significant interaction in distance between furrows∗hybrids was due to all hybrids increasing their yields in a linear fashion, as space between furrows was reduced from 76 to 50 cm. Although DK-2027 did it in a greater scale, the highest grain yields were obtained with the combinations of DK-2025 and OSO in furrows 50 cm apart (Figure 4).

Likewise, the non-significant interaction hybrids∗plant densities was due to the five hybrids increasing their yields when moving from 75 000 to 90 000 plants ha-1, although it was practically unchanged when changing from 90 000 to 105 000 plants ha-1. In this case, the difference between the four hybrids with the greatest yields remained at 75 000 and 90 000 plants ha-1, but at 105 000 plants ha-1, hybrids DK-2025, OSO and DK-2031 had practically the same yields (Figure 5).

The high significance found in the interaction distances between furrows∗plant densities was due to the fact that with both distances, the grain yield increased at a different scale, moving from a lower density to a higher one. With narrow furrows, grain yield increased more than 1 t ha-1 when moving from 75 000 to 90 000 plants ha-1 and that difference remained at 105 000 plants ha-1, while using 76 cm furrows, increases were minimal when raising the density from 75 000 to 90 000 and 105 000 plants ha-1. The highest grain yield was obtained when sowed in 50 cm furrows, with a density of at least 90 000 plants ha-1 (Figure 6).

Figura 4. Interacción distancias entre surcos∗híbridos. Figure 4. Interaction distances between furrows∗hybrids.

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ha-1)

76 cm 50 cm


Distancia entre surcos

Figura 5. Interacción híbridos∗densidades de plantas.Figure 5. Interaction hybrids∗plant densities.

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ha-1)

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1275 000 90 000 105 000

Densidad de plantas


Figura 3. Interacción ambientes∗densidades de plantas.Figure 3. Interaction environments∗plant densities.

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Ren

dim

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ha-1)


75 000 plantas ha-1

90 000 plantas ha-1

105 000 plantas ha-1


En este caso, la diferencia en rendimiento entre los cuatro híbridos más rendidores se mantuvo a 75 000 y 90 000 plantas ha-1, pero a 105 000 plantas ha-1, los híbridos DK-2025, OSO y DK-2031 rindieron prácticamente igual.

La alta significancia detectada en la interacción distancias entre surcos∗densidades de plantas, se debió que con ambos distanciamientos se incrementó el rendimiento de grano en diferente magnitud, al pasar de una densidad menor a otra mayor. Con el surcado angosto se incrementó el rendimiento de grano en más de 1 t ha-1 al pasar de 75 000 a 90 000 plantas ha-1 y se mantuvo esa diferencia a 105 000 plantas ha-1, mientras que con el surcado a 76 cm, los incrementos fueron mínimos al incrementar la densidad de 75 000 a 90 000 y 105 000 plantas ha-1. El mayor rendimiento de grano se obtuvo cuando se sembró en surcos a 50 cm con una densidad de al menos 90 000 plantas ha-1 (Figura 6).

CONCLUSIONES

Los resultados mostraron que en los tres ambientes probados los mayores rendimientos de grano, con los híbridos evaluados, se obtuvieron en el surcado angosto a 50 centímetros, con una densidad de plantas de al menos 90 000 plantas ha-1. El incremento en rendimiento de grano de 9.06% se manifiesta al reducir la distancia entre surcos de 76 a 50 cm, por tal razón, se sugiere esta combinación para aumentar la producción comercial de maíz en la región Ciénega de Chapala en el estado de Jalisco.

CONCLUSIONS

The results showed that in the three environments tested with the hybrids evaluated, the greatest grain yields were obtained in narrow furrows (50 cm), with a plant density of at least 90 000 plants ha-1. The 9.06% increase in grain yield is noticed when reducing the distance between furrows from 76 to 50 cm; this combination is therefore suggested to increase the commercial production of maize in the area of Ciénega de Chapala in the state of Jalisco.

AGRADECIMIENTOS

Al Dr. José Luis Ramírez Díaz y al M. C. Margarito Chuela Bonaparte, por su apoyo en los análisis estadísticos; del mismo modo, a la empresa Monsanto Comercial S. A. de C. V. por el financiamiento del proyecto PRECI 3056727A.

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Figura 6. Interacción distancias entre surcos∗densidades de plantas.Figure 6. Interaction distances between furrows∗plant densities.

Densidad de plantas

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DIVERSIDAD GENÉTICA, PATOGÉNICA Y MORFOLÓGICA DEL HONGO Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) DE MICHOACÁN, MÉXICO*

GENETIC, PATHOGENIC AND MORPHOLOGICAL DIVERSITY OF FUNGI Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) FROM MICHOACAN, MEXICO

Víctor Montero Tavera1§, José Luciano Morales García2, Mario Martín González Chavira1, José Luis Anaya López1, Tarsicio Corona Torres3 y Amanda Gálvez Mariscal4

1Campo Experimental Bajío. INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km 6.5. Celaya, Guanajuato, México. A. P. 112. C. P. 38110. Tel. 01 461 6115323. ([email protected]), ([email protected]). 2Campo Experimental Uruapan, INIFAP. Av. Latinoamericana 1101, colonia Revolución, Uruapan, Michoacán. C. P. 60150. Tel. 01 452 5237392. ([email protected]). 3Instituto de Recursos Genéticos y Productividad. Colegio de Posgraduados. Carretera México-Texcoco, km 36.5. Montecillo, Texcoco, Estado de México. Tel. 01 55 58045957. ([email protected]). 4Facultad de Química. UNAM. Ciudad Universitaria, Distrito Federal, México. Tel. 01 55 56166816. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].

* Recibido: mayo de 2009

Aceptado: enero de 2010

RESUMEN

El hongo Colletotrichum gloeosporioides, es el agente causal de antracnosis y representa la principal limitante para la cosecha de frutos con calidad comercial de aguacate Hass (Persea americana). La diversidad genética poblacional de este hongo se ha estudiado en diversas partes del mundo, pero en México se desconoce su estructura poblacional y particularmente los componentes de su diversidad. Se determinó la diversidad genética, patogénica y morfológica de 21 cepas monoconidiales de Colletotrichum gloeosporioides de Michoacán, México. La diversidad genética se estimó por medio del polimorfismo de ADN amplificado al azar y por la determinación de los perfiles de isoenzimas de cada cepa monoconidiales. La diversidad patogénica se midió mediante la capacidad invasiva de pulpa de aguacate y por la tasa de crecimiento in vitro. La diversidad morfológica in vitro se determinó por la comparación de caracteres del micelio de cada cepa monoconidiales. Los resultados mostraron alta diversidad de Colletotrichum gloeosporioides con un índice de variabilidad genética de 0.3031 y los estimadores más precisos fue el polimorfismo de ADN amplificado al azar (índice de variabilidad genética igual a 0.344) y perfiles de isoenzimas (índice de variabilidad genética igual a 0.35). Las características típicas fueron micelio blanco, consistencia algodonosa, colonia blanca, crecimiento de micelio al

ABSTRACT

The fungi Colletotrichum gloeosporioides, is the agent that causes anthracnose and the main limitation to the harvest of commercial quality Hass avocado (Persea americana). The genetic diversity of the population of this fungus has been studied in several parts of the world, yet in Mexico, its population structure, and especially the components of its diversity, are unknown. The genetic, pathogenic and morphological diversity was determined for 21 monoconidial strains of Colletotrichum gloeosporioides from Michoacán, Mexico. The genetic diversity was estimated by means of random amplified DNA polymorphism, and by determining the profiles of isoenzymes of each monoconidial strain. Pathogenic diversity was measured with the invasive capacity of avocado pulp and the growth rate in vitro was determined by comparing the characteristics of the mycelia of each monoconidial strain. Results showed a high diversity of Colletotrichum gloeosporioides with a genetic variability index of 0.3031, and the most accurate estimator was the random amplified DNA polymorphism (genetic variability index= 0.344) and isoenzyme profile (genetic variability index= 0.35). The typical characteristics were white mycelia, cotton-like consistency, white colony, random mycelia growth and short hyphae on the

Víctor Montero Tavera et al.160 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

azar e hifas cortas en el borde de crecimiento. No se encontró relación entre la patogenicidad medida como capacidad invasiva de pulpa y la velocidad de crecimiento in vitro. Los análisis de agrupamiento establecieron que las relaciones entre cepas se dan principalmente con base en la localidad de origen y de manera secundaria, en el síntoma producido en el fruto.

Palabras clave: Persea americana, análisis de agrupamiento, isoenzimas, RAPD.

INTRODUCCIÓN

En México el cultivo del aguacate (Persea americana cv. Hass) es muy importante para la economía nacional, debido a que se mantienen en promedio 118 000 hectáreas sembradas con producción anual promedio de 1 150 000 t y rendimiento de 10.5 t ha-1 y exportaciones hasta de 260 000 t (Colín, 2009). El estado de Michoacán cuenta con el 90% de la superficie nacional sembrada, siendo el primer productor en el ámbito mundial; los municipios más importantes de la franja aguacatera del estado son: Peribán, Uruapan, Tancítaro, San Juan Nuevo, Tacámbaro, Ario de Rosales, Tingüindín, Zitácuaro, Atapan, Salvador Escalante y Ziracuaretiro. Uno de los factores más importantes que limitan la producción, abatiéndola hasta 70%, es la presencia de enfermedades fungosas; de las cuales, la más importante por el daño económico que causa es la antracnosis, que se reconoce por diversos síntomas tales como cuarteaduras, manchas y viruela.

La antracnosis se caracteriza por presentar lesiones oscuras y hundidas, circulares o elipsoidales, con grandes cantidades de esporas formando masas compactas de color salmón, naranja o rosadas. El agente causal de esta enfermedad es el hongo ascomiceto Colletotrichum gloeosporioides (Binyamini y Schiffmann-Nadel, 1972). En Michoacán la antracnosis se presenta en todos los municipios productores de aguacate y ataca al aguacate desde la etapa de formación de frutos hasta su traslado, almacenaje y comercialización (Morales y Vidales, 1994). La entrada del hongo al fruto puede producirse antes de la maduración y manifestar los daños cuando éste madura, fenómeno que es posible ya que la muerte celular no es una condición necesaria para la patogénesis por C. gloeosporioides (Nesher et al., 2008); además este proceso es modulado por el pH de la pulpa (Yakob et al., 2000) y la actividad de los genes que codifican para la MAPK cinasa (Zhao et al., 2007 ) y pectato liasa (Yakob et al., 2000).

growth border. There was no relation between the pathogenicity measured as the invasive capacity of the pulp and this growth rate in vitro. The group analyses determined that the relations between the strains are established based mainly on the origin and, in a secondary manner, on the symptom in the fruit. Key words: Persea americana, cluster analysis, isoenzymes, RAPD.

INTRODUCTION

In Mexico, the production of avocado (Persea americana cv. Hass) is very important for the national economy, since there are approximately 118 000 hectares planted, with an average yearly production of 1 150 000 t and a yield of 10.5 t ha-1 and exports of up to 260 000 t (Colín, 2009). The state of Michoacán has 90% of the country’s avocado farming surface, making it the largest producer worldwide; the most important municipalities for avocado farming are Peribán, Uruapan, Tancítaro, San Juan Nuevo, Tacámbaro, Ario de Rosales, Tingüindín, Zitácuaro, Atapan, Salvador Escalante and Ziracuaretiro. One of the most important factors limiting production, which brings it down even 70%, are fungal diseases, out of which the most important is anthracnose, due to the economic damage it causes; it can be recognized by symptoms such as cracks, stains and y smallpox.

Anthracnose characteristically displays dark and deep lesions, circular or ellipsoidal, with large amounts of compact, orange, pink or salmon-colored masses. The agent that causes this disease is the ascomycete fungus Colletotrichum gloeosporioides (Binyamini and Schiffmann-Nadel, 1972). In Michoacán, anthracnose is present in all avocado-producing municipalities, and it attacks the fruit from its formation to its shipping, storage and sale (Morales and Vidales, 1994). The fungus can enter the fruit before the fruit ripens and damage can be seen when during ripeness, which is possible since cellular death is not a necessary condition for pathogenesis by C. gloeosporioides (Nesher et al., 2008); also this process is modulated by the pH of the pulp (Yakob et al., 2000); the activity of gens that codify for the MAPK kinase (Zhao et al., 2007 ); and pectate lyase (Yakob et al., 2000).

The genetic and morphologic characterization of the genus Colletotrichum has been attempted for a long time; thus, Smith (1990) characterized the isolated species of

Diversidad genética, patogénica y morfológica del hongo Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) de Michoacán, México 161

Colletotrichum in strawberries morphologically, culturally and pathogenically; these species included C. fragariae, C. gloeosporioides and C. acutatum. Maas (1983) was able to differentiate C. gloeosporioides, C. fragariae, C. coccodes, C. trifolii, C. dematium, G. cingulata and Gloeosporium spp, based on the virulence each of isolation. McDonald and McDermott (1993) consider that electrophoretic markers such as proteins or isoenzymes estimate very accurately the genetic structure of populations; however, they state that many species of fungus have very little isoenzymatic variation.

Despite this, Morales (1996) was able to separate C. gloeosporioides isolations, based on different isoenzymatic systems, but was unable to obtain a good resolution for any hydrogenase. Lenné and Burdon (1990) found six pathotypes of C. gloeosporioides related to different isoenzymatic patterns. Bailey and Jeger (1992) reported a genetic variation study in C. gloeosporioides isolations taken from avocado, papaya, banana and mango, confirming that there is a high variation between isolations of the same crop and in the same country, although some isolations from different crops were similar. Mills et al. (1992) reported a high diversity in this isolated avocado species, using restriction patterns with enzymes Hind III and Bam I, hybridized with the plasmid pMY60, used as a sounding. Sreenivasaprasad et al. (1992) used RFLP in ribosomal and mitochondrial DNA of C. gloeosporioides strawberries isolation,and found that there were no variations between isolates.

Faced with this outlook and considering the economic importance and agronomical importance of avocado in Mexico, the present work out carried was with the aim of estimating the genetic diversity of the fungus C. gloeosporioides in Michoacán, in order to establishthe genetic relation between strands from different locations of Hass avocado-producing areas. It confirmed was that the adaptation of handling for the control of fungal diseases in commercial avocado plantations, including the use of a large amount of chemical products (fungicides) and the genetic plasticity of its life and reproductive cycles confers C. gloeosporioideshigh genetic variability. The knowledge of this article will contribute elements to control avocado anthracnose more adequately.

La caracterización genética y morfológica del género Colletotrichum se ha intentado realizar desde hace mucho tiempo; así, Smith (1990) caracterizó morfológica, cultural y patogénicamente las especies de Colletotrichum aisladas de fresa, estas especies incluyeron C. fragariae, C. gloeosporioides y C. acutatum. Maas (1983) pudo diferenciar a C. gloeosporioides, C. fragariae, C. coccodes, C. trifolii, C. dematium, G. cingulata y Gloeosporium spp. con base en la virulencia de cada aislamiento. McDonald y McDermott (1993), consideran que los marcadores electroforéticos como las proteínas o isoenzimas estiman de manera muy precisa la estructura genética de las poblaciones; sin embargo, afirman que muchas especies de hongos poseen muy poca variación isoenzimática.

A pesar de lo anterior, Morales (1996) logró separar aislamientos de C. gloeosporioides con base en diferentes sistemas isoenzimáticos, aunque no logró obtener buena resolución para ninguna deshidrogenasa. Lenné y Burdon (1990) encontraron seis patotipos de C. gloeosporioides asociados a diferentes patrones isoenzimáticos. Bailey y Jeger (1992) reportaron un estudio de variación genética en aislados de C. gloeosporioides obtenidos de aguacate, papaya, plátano y mango, confirmando que hay alta variación entre aislamientos del mismo cultivo y en el mismo país, sin embargo algunos aislamientos procedentes de diferentes cultivos fueron similares. Mills et al. (1992) reportaron alta diversidad en esta especie aislada de aguacate, mediante el empleo de patrones de restricción con las enzimas Hind III y Bam I e hibridizados con el plásmido pMY60 usado como sonda. Sreenivasaprasad et al. (1992) utilizó RFLP en DNA ribosómico y mitocondrial de C. gloeosporioides aislados de fresa y encontraron que no había variación entre aislamientos.

Ante el presente panorama y considerando la importancia económica y agronómica del aguacate en México, se realizó el presente trabajo con el objetivo de estimar la diversidad genética del hongo C. gloeosporioides de Michoacán, para establecer las relaciones genéticas entre cepas de diferentes localidades del área productora de aguacate Hass. Se probó la hipótesis que la adaptación al manejo para el control de enfermedades fungosas en las huertas comerciales de aguacate, que incluye el uso de un alto número de productos químicos (fungicidas) y la plasticidad genética de su ciclo de vida y reproductivo confiere a C. gloeosporioides alta variabilidad genética. El conocimiento de este atributo aportará elementos para un control más adecuado de la antracnosis del aguacate.



Material biológico

El presente estudio se realizó en 2005, para lo cual se colectaron tres frutos de aguacate variedad Hass por cada una de tres parcelas con los síntomas representativos producidos por Colletotrichum gloeosporioides: antracnosis típica, antracnosis-cuarteaduras, manchas superficiales y viruela. El muestreo se hizo al azar en cada tipo de síntoma en ocho municipios de la franja aguacatera de Michoacán (Los Reyes, Peribán, San Juan Nuevo, Tacámbaro, Tancítaro, Uruapan, Ziracuaretiro y Zirosto).

En total se muestrearon 24 parcelas y 288 frutos, obteniendo un aislado por cada fruto, este tamaño de muestra se definió con base en la capacidad de análisis del laboratorio y en investigaciones reportadas previamente en la literatura científica (Kelemu et al., 1999). Las parcelas muestreadas se distribuyeron formando una diagonal a través de la superficie plantada de cada municipio. Para obtener el material biológico micelial, se hicieron aislamientos a partir de frutos con cada tipo de síntoma en un medio de cultivo papa-dextrosa-agar (PDA) al 4% en cajas petri de 100 mm de diámetro, siguiendo la técnica de Morales (1996).

A los dos días de crecimiento se reaislaron los diferentes hongos en nuevos subcultivos para obtener aislamientos puros. Cuando estos llenaron la caja y habían esporulado, se hicieron preparaciones temporales con lactofenol azul, para observarse al microscopio compuesto y proceder a su identificación mediante el uso de las claves dicotómicas especializadas de Hanlin (1998); Barnett y Hunter (1998).

De los cultivos puros se obtuvieron aislamientos monoconidiales de la siguiente manera: se sometieron a luz continua durante ocho días para obtener abundante esporulación; posteriormente a cada caja de petri, se le agregaron 10 mL de agua destilada estéril y la superficie del hongo se removió con una espátula para liberar los conidios; el preparado obtenido se consideró como suspensión madre para preparar diluciones sucesivas en proporción 1:10. Los cultivos monoconidiales se obtuvieron con una solución diluida en un factor de 10-8. De 60 aislamientos monoconidiales se seleccionaron 21, por ser representativos de cada tipo, por los síntomas y características morfológicas.

MATERIALS AND METHODS Biological material

For this study carried out in 2005, three Hass avocado fruits gathered were from each plot with the representative symptoms produced by Colletotrichum gloeosporioides: typical anthracnose, anthracnose-lesions, surface spots and smallpox. Sampling was carried out at random in each type of symptom in 8 municipalities of the avocado-producing area of Michoacán (Reyes, Peribán, San Juan Nuevo, Tacámbaro, Tancítaro, Uruapan, Ziracuaretiro and Zirosto).

In total 24 plots and 288 fruits were sampled, obtaining an isolate for each fruit; sample size was defined based on the lab’s capacity of analysis and on investigations previously reported in scientific literature (Kelemu et al., 1999). Sampled plots were distributed forming a diagonal through the planed surface of each municipality. To obtain the mycelia biological material, isolations made were from fruits with each type of symptom in a potato-dextrose-agar (PDA) crop medium at 4% in petri dishes, 100 mm in diameter, following the technique by Morales (1996).

Two days into growth, the different fungi reinsulated were in new subcrops to obtain pure isolations. Once these filled the dish and sporulated had, temporary preparations were made with lactophenol blue, to view under a compound microscope and later identify using the specialized identification keys by Hanlin (1998); Barnett and Hunter (1998).

From the pure crops, monochoidal isolations were taken as follows: they were placed under light for eight days for abundant sporulation; later each petri dish was added 10 mL of distilled water, and the fungal surface was removed with a spatula to release the conidia; the resulting preparation was considered a mother suspension to prepare successive dilutions in a proportion of 1:10. Monochoidal crops were obtained with a diluted solution in a factor of 10-8. Out of 60 monochoidal isolations, 21 were chosen, for being representative of each type, due to the symptoms and morphological characteristics.

Morphological diversity

For the morphological characterization of monocholodial strains (MC), they were grown in a PDA medium in an incubator at 28 ºC. The characteristics considered were


Diversidad morfológica

Para la caracterización morfológica de las cepas monoconidiales (MC), se cultivaron en un medio papa-destrosa-agar (PDA) en una incubadora a 28 ºC. Los caracteres considerados fueron los siguientes: color, consistencia y tipo de crecimiento del micelio; dirección y longitud de las hifas del borde del cultivo; color y forma del cultivo; color del centro del cultivo; presencia de anillos concéntricos, manchas radiales y estrías. Las mediciones se llevaron a cabo cuando cada MC llenó la caja de cultivo.

Diversidad patogénica

Se determinó mediante la estimación de la capacidad invasiva de pulpa y la velocidad de crecimiento in vitro. Para estudiar la capacidad invasiva de pulpa de aguacate se colectaron en el municipio de Uruapan, frutos seleccionados con base a uniformidad de tamaño, madurez fisiológica (tres cuartos de madurez) y contenido de materia seca (23%). En cada una de tres repeticiones, se obtuvieron inóculos de las cajas petri conteniendo el medio PDA con sacabocados de 7 mm de diámetro y se insertaron en tres perforaciones equidistantes practicadas con el mismo sacabocados en un fruto de aguacate Hass.

Los frutos inoculados se mantuvieron ocho días en charolas cubiertas con plástico, para formar una cámara húmeda en condiciones ambientales, después se pesó la pulpa infectada por cada inóculo. Con fines estadísticos los pesos promedio de pulpa invadida, se distribuyeron en una escala de cuatro categorías: el tipo I tuvo un rango de 1 a 3.9 g, tipo II de 4 a 6.9 g, tipo III de 7 a 9.9 g, y el tipo IV de 10 a 12.5 g. Para medir la velocidad de crecimiento in vitro se sembraron las 21 MC en cajas petri con PDA y se incubaron a 28 ºC en oscuridad total.

Diariamente se midió el diámetro de la colonia con un calibrador tipo vernier, con el objetivo de encontrar la tasa diaria de crecimiento en diámetro y en área, así como el crecimiento acumulado por día. Las mediciones se detuvieron cuando el MC con mayor velocidad de crecimiento llenó la caja petri. Para el análisis de los resultados se consideró una escala de tres categorías de acuerdo al diámetro final alcanzado por cada MC: el tipo I se asignó un rango de 4 a 6 cm, tipo II de 6.7 a 9.3 cm, y el tipo III de 9.4 a 12 cm.

mycelium color, consistency and growth type; direction and length of hyphae on the border of the edge of the crop; crop color and shape; color of the center of the crop; presence of concentric rings, radial stains and streaks. Measurements were taken when each MC filled the petri dish.

Pathogenic diversity

This was established by estimating the invasive capacity of the pulp and the growth speed in vitro. To study the invasive capacity of avocado pulp, fruits were selected in the municipality of Uruapan, based on ripeness (three-quarters ripe) and dry matter content (23%). In each of the three repetitions, inoculants were obtained from the petri dishes containing half PDA medium, with a 7 mm puncher, and inserted were in three equidistant perforations made with the same puncher in a Hass avocado fruit.

The inoculated fruits were kept for eight days in plastic-covered trays, to form a humid chamber in ambient conditions, and the infected pulp then weighed was. For statistical purposes, the average weights of the invaded pulp distributed were on a four categories scale: type I had a range of 1 to 3.9 g, type II from 4 to 6.9 g, type III 7 to 9.9 g, and type IV 10 to 12.5 g. To measure the speed of in vitro growth, all 21 MCs placed were in petri dishes with PDA and incubated at 28 ºC in complete darkness.

The diameter of the crop was measured every day using a vernier height gauge, in order to find the daily growth rate in diameter and area, as well as accumulated growth by day. Measurements stopped when the MC with the greatest growth rate filled the petri dish. For the analysis of the results considered were three categories scales according to the final diameter reached by each MC: type I was given a range of 4 to 6 cm, type II from 6.7 to 9.3 cm, and type III 9.4 to 12 cm.

Genetic diversity

This was carried out with the analysis of isoenzymatic zymograms and by the random amplification of polymorphic DNA (RAPD). The isoenzymatic zymograms were obtained by electrophoresis in 12% horizontal starch gel; the enzymes considered were malate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, catalase, isocitrate dehydrogenas, esterase, acid phosphatase and glutamic oxaloacetic transaminase.


Diversidad genética

Se llevó a cabo mediante el análisis de zimogramas isoenzimáticos y por medio de amplificación de fragmentos de polimorfismo de ADN amplificado al azar (RAPD). Los zimogramas isoenzimáticos se obtuvieron por electroforesis en gel horizontal de almidón al 12%; las enzimas consideradas fueron malato deshidrogenasa, alcohol deshidrogenasa, glutamato deshidrogenasa, catalasa, isocitrato deshidrogenasa, esterasa, fosfatasa ácida y transaminasa glutámico oxaloacética.

Para obtener la muestra que se usó en la electroforesis las 21 MC, se cultivaron en 100 mL de medio líquido papa-dextrosa. La preparación de este medio se hizo hirviendo 200 g de papas frescas picadas en 500 mL de agua destilada durante 10 min, posteriormente la solución obtenida se filtró a través de manta de cielo estéril, se agregaron 20 g de dextrosa y se aforó a 500 mL. El medio se distribuyó en porciones de 100 mL dentro de matraces de 250 mL y en cada uno se colocaron tres rodajas de 7 mm de diámetro de cada MC. Los matraces se mantuvieron a 28 ºC y con agitación orbital de 200 rpm.

Cuando el micelio llenó el matraz, se filtró a través de manta de cielo estéril y se exprimió para eliminar la máxima cantidad de medio posible. La masa de micelio obtenida se congeló con nitrógeno líquido y se liofilizó a -50 ºC con presión de vacío de 10 mBar. Las muestras liofilizadas se molieron finamente en un molino para café hasta obtener un polvo muy fino y se guardaron a -20 ºC hasta su uso. La preparación de los geles y las condiciones generales de la electroforesis fueron establecidas por Stuber et al. (1988).

La extracción de ADN genómico, se realizó a partir de polvo liofilizado siguiendo el método de Raeder y Broda (1985) modificado por Sreenivasaprasad et al. (1992). La PCR se realizó usando 20 iniciadores decámeros de Operon Technologies Inc. Las reacciones de amplificación en volúmenes de 20 μL, se prepararon a las concentraciones finales siguientes: ADN genómico (40 ng), iniciador (10 µM), Taq polimerasa (1 unidad), dNTP’s (200 µM cada uno), MgCl2 (2 mM) y buffer 10X (2µL).

Para la amplificación se usó el termociclador Ericomp Delta Cycler II, el programa de amplificación estuvo compuesto por un ciclo inicial de desnaturalización de 7 min a 94 ºC, tres ciclos de 94 ºC durante 1 min, 36 ºC por 1 min y 72 ºC por 2 min; 36 ciclos de 94 ºC durante 10 s, 40 ºC por 20 s y 72 °C durante 2 min; y un ciclo de extensión final de 72 ºC

In order to obtain the sample used in the electrophoresis, the 21 MC were cultivated in 100 mL of liquid potato-dextrose medium. This medium was prepared by boiling 200 g of fresh chopped potatoes in 500 mL distilled water for 10 min. The resulting solution was filtered through sterile cheesecloth; 20 g of dextrose were added and gagged at 500 mL. The medium was distributed in portions of 100 mL, and three 7 mm thick slices were placed in each MC. The flasks were kept at 28 ºC and with an orbital stir of 200 rpm.

When the mycelium filled the flask, it was filtered through cheesecloth and wrung to eliminate the most medium possible. The resulting mycelium mass was frozen with liquid nitrogen and freeze-dried at -50 ºC with a vacuum pressure of 10 mBar. The freeze-dried samples were finely grounded in a coffee grinder until they became a very fine powder, and were then stored at -20 ºC until they were to be used. Gels and general conditions for the electrophoresis were prepared by Stuber et al. (1988).

The genomic DNA was extracted using freeze-dried powder, following the method by Raeder and Broda (1985), modified by Sreenivasaprasad et al. (1992). PCR was performed using 20 Operon Technologies Inc. initiator decamers. The amplification reactions in volumes of 20 µL were prepared in the following final concentrations: genomic DNA (40 ng), initiator (10 µM), Taq polymerase (1 unit), dNTP’s (200 µM each), MgCl2 (2 mM) and buffer 10X (2µL).

The Ericomp Delta Cycler II thermal cycler was used for amplification, and the amplification program was made up of an initial 7 min denaturalization cycleat 94 ºC, three cycles at 94 ºC for 1 min, 36 ºC for 1 min and 72 ºC for 2 min; 36 cycles at 94 ºC for 10 s, 40 ºCfor 20 s and 72 ºC for 2 min; and a final extension cycle at 72 ºC for 5 min. The amplified products were separated by electrophoresis in agar gels at 1.5%, using a voltage of 5V/cm.

Statistical analysis

The data of morphological experiments of RAPD, pathogenic and growth speed isoenzymes were codified in a binary presence/absence format, including the quantitative characters that are categorized in ranges for their normal distribution, and the presence/absence of each was taken into account.


por 5 min. Los productos amplificados se separaron por electroforesis en geles de agarosa al 1.5% aplicando un voltaje de 5V/cm.

Análisis estadístico

Los datos de los experimentos morfológicos de isoenzimas RAPD, patogénico y velocidad de crecimiento; se codificaron en formato binario de presencia/ausencia, incluyendo los caracteres cuantitativos que por su distribución normal se categorizaron en rangos y se consideró la presencia/ausencia en cada uno de estos.

La codificación se hizo de acuerdo a los lineamientos establecidos por Crisci y López (1983); con este procedimiento se formó una matriz de ceros y unos, que se consideró como la matriz de datos originales, a partir de la cual se calcularon distancias genéticas mediante el programa de cómputo Numerical Taxonomy System (NTSYS) (Rohlf, 1993) y usando el algoritmo de Rogers y Tanimoto (1960).

Con la nueva matriz se realizaron análisis de agrupamiento, que generaron dendrogramas con el método Neighbor Join Tree, para conocer las relaciones de semejanza entre todos los monoconidiales; también se calculó el índice de variabilidad genética (IVG), propuesto por Montero et al. (1998), para calcular la diversidad genética con base en caracteres.

Este índice se utilizó para uniformizar las estimaciones de variabilidad; además se hizo un análisis de componentes principales que se complementó con la correlación de Pearson y coeficientes de determinación, con el objeto de encontrar las variables que poseen la mayor varianza acumulada, para explicar de manera general la distribución de la variabilidad de C. gloeosporioides, además de identificar las variables características que lo describen.


Diversidad morfológica

El análisis de componentes principales (ACP), demostró amplia variabilidad en los caracteres morfológicos ya que los primeros ocho presentaron una proporción acumulada que explica la variabilidad observada en 81.5%, lo que indica que la varianza estadística observada, se distribuye en varios componentes incrementando el número de variables requeridas para cubrir la diversidad morfológica observada.

Codification was performed according to the guidelines established by Crisci and López (1983); with this procedure a matrix of ones and zeroes was formed, considered the matrix of original data, from which genetic distances were calculated using the computer program Numerical Taxonomy System (NTSYS) (Rohlf, 1993) and the algorithm by Rogers and Tanimoto (1960).

The new matrix helped carry out cluster analyses, which led to creating dendrograms with the Neighbor Join Tree method, to now the similarities between all monoconidials; the genetic variability index (IVG), suggested by Montero et al. (1998), was also calculated, to work out the genetic diversity based on characteristics.

This index was used to homogenize the variability estimations; a main components analysis was also carried out, complemented with the Pearson correlation and determination coefficients, in order to find the variables with the most accumulated variance, to explain in general terms the distribution of variability of C. gloeosporioides, apart from identifying the characteristic variables that describe it.

RESULTS AND DISCUSSION Morphological diversity

The main components analysis (ACP), showed wide variability in the morphological characteristics, since the first eight presented an accumulated proportion that explains the variability of 81.5%, which indicates that the observed statistical variance is distributed in various components, increasing the number of variables needed to cover the observed morphological diversity.

The analysis of determination coefficients showed that the minimal variables that describe the diversity of Colletotrichum gloeosporioides are: presence of concentric rings (accumulated variance= 0.2152), presence of radial stains (0.2055), cotton-like consistency of the mycelium (0.287), very dark gray center (0.2057), shape of the edge of growth (0.2415), growth speed type II (0.3171) and III (0.2438), invasive capacity of pulp type I (0.2097) and III (0.2793).

The cluster analysis led to the dendrogram shown in Figure 1A, in which we can see that the MC 57 completely separated is from the rest at a greater distance than 0.36. At a distance slightly over 0.24, the large groups I and II formed


El análisis de coeficientes de determinación, demostró que las variables mínimas que describen la diversidad de Colletotrichum gloeosporioides son: presencia de anillos concéntricos (varianza acumulada igual a 0.2152), presencia de manchas radiales (0.2055), consistencia algodonosa del micelio (0.2870), centro gris muy oscuro (0.2057), forma del borde de crecimiento (0.2415), velocidad de crecimiento tipo II (0.3171) y III (0.2438), capacidad invasiva de pulpa tipo I (0.2097) y III (0.2793).

El análisis de agrupamiento originó el dendrograma que se muestra en la Figura 1A, en la que se observa que el MC 57, se separa completamente del resto a una distancia mayor de 0.36. A distancia un poco mayor de 0.24 se forman los

are, with group I formed by Uruapan monoconidials; at an approximate distance of 0.24 group II splits into subgroups 2A and 2B. In 2A, two of the MCs are from Uruapan, and in 2B there are three MCs that cause smallpox, four that cause surface stains and two-cause anthracnose. Therefore, the general distribution of the dendrogram presents itself based on the location the fungus was collected, and the symptoms it causes. By calculations of the distance to the centroid, the correspondence analysis established, that the characteristic variables (distance less than or equal to 1) of this fungus were: white mycelium with a cotton-like consistency, white culture color, random mycelium growth and

Figura 1. Análisis de agrupamiento que considera los diversos grupos de datos: A) morfológicos; B) isoenzimáticos; C) bandas RAPD y D) total de caracteres. A la derecha se observan el número de identificación de cada MC y abreviados, la localidad y el síntoma que producen. LR= Los Reyes; P= Peribán; SJN= San Juan Nuevo; TAC= Tacámbaro; TAN= Tancítaro; U= Uruapan; ZIRA= Ziracuaretiro; ZIROS= Zirosto; A= antracnosis; AC= antracnosis-cuarteaduras; MS= manchas superficiales y V= viruela. Figure 1. Cluster analysis considering the diverse data groups: A) morphological; B) isoenzymatic; C) RAPD strips and D) total characteristics. To the right are the identification numbers for each MC, and abbreviated, the location and the symptom caused. LR= Los Reyes; P= Peribán; SJN= San Juan Nuevo; TAC= Tacámbaro; TAN= Tancítaro; U= Uruapan; ZIRA= Ziracuaretiro; ZIROS= Zirosto; A= anthracnose; AC= anthracnose-lesions; MS= surface stains and V= smallpox.

4547624946505451M5153E5953D60615558564848A5257

U-ACU-MSZIRA-VU-MSU-MSU-MSSJN-AU-MSU-MSZIROS-VTAN-MSZIROS-VLR-MSTAC-VTAC-AP-ASJN-ACU-MSU-MSU-MSTAC-V

Distancia0.48 0.36 0.24 0.12 -0.00

A

45566162M514946505255585951474848A6053D53E5457

U-ACSJN-ACTAC-VZIRA-VU-MSU-MSU-MSU-MSU-MSTAC-AP-ATAN-MSU-MSU-MSU-MSU-MSLR-MSZIROS-VZIROS-VSJN-ATAC-V

Distancia8.0 6.4 4.8 3.2 1.6

C

45474848A464951525558M51575053D53E546059616256

U-ACU-MSU-MSU-MSU-MSU-MSU-MSU-MSTAC-AP-AU-MSTAC-VU-MSZIROS-VZIROS-VSJN-ALR-MSTAN-MSTAC-VZIRA-VSJN-AC

Distancia1.00 0.75 0.50 0.25 0.00

B

45474848A4650525558594951M51565753D53E54606162

U-ACU-MSU-MSU-MSU-MSU-MSU-MSTAC-AP-ATAN-MSU-MSU-MSU-MSSJN-ACTAC-VZIROS-VZIROS-VSJN-ALR-MSTAC-VZIRA-V

Distancia10.0 8.0 6.0 4.0 2.0

D


grandes grupos I y II, con el grupo I formado por monoconidiales de Uruapan; a distancia aproximada de 0.24 el grupo II, se subdivide en los subgrupos 2A y 2B, en el 2A dos de los MC son de Uruapan y en el 2B se observan tres MC que producen viruela, cuatro que producen manchas superficiales y dos producen antracnosis. Por lo tanto, la distribución general del dendrograma se manifiesta con base en la localidad de colecta del hongo y los síntomas que produce.

El análisis de correspondencia determinó por medio del cálculo de la distancia al centroide, que las variables características (distancia menor o igual a 1) de este hongo fueron: micelio blanco de consistencia algodonosa, color de colonia blanca, crecimiento de micelio al azar e hifas del borde de crecimiento cortas que crecen al azar. Por otra parte, las variables más raras (mayor distancia al centroide) fueron: micelio blanco cremoso, colonia blanco grisácea, colonia blanco cremosa, micelio adsorbido al medio de cultivo y centro de la colonia de color amarillo-naranja.

Los caracteres morfológicos in vitro resultaron buenos descriptores de la diversidad de C. gloeosporioides, sobre todo en conjunción con la caracterización molecular; sin embargo, pocos trabajo en esta especie han puesto tal nivel de atención en ello (Morales, 1996 y 2000); limitándose a la medición de características básicas como la tasa de crecimiento in vitro. Álvarez et al. (2004) caracterizaron 54 aislados de C. gloeosporioides de Annona muricata, obteniendo como resultado únicamente tres tipos de colonia.

Diversidad patogénica

En la Figura 2, se observa una amplia variabilidad patogénica entre cepas; el análisis de correlación entre las variables demostró que la patogenicidad en aguacates, es un evento independiente a la velocidad de crecimiento en medios de cultivo. La MC 62 presenta la mayor cobertura final en medios de cultivo, pero es de patogenicidad media. La MC 54 es de baja cobertura en caja petri, pero es altamente patogénico. Finalmente se observó que el cuarto día de cultivo in vitro, la velocidad de crecimiento presenta una caída con respecto a los días anteriores y posteriores, este fenómeno coincide con el inicio de la producción masiva de conidios, lo cual sugiere una mayor inversión energética a favor de la reproducción.

short hyphae on the growth edge that grow randomly. On the other hand, the rarest variables (greater distance to the centroid) were: creamy white mycelium, grayish white culture, creamy white culture, mycelium adsorbed to the crop medium and center of the culture colored yellow-orange.

The morphological characteristics in vitro properly describe the diversity of C. gloeosporioides, especially when combined with molecular characterization. However, few works on this species have paid such attention to it (Morales, 1996 and 2000); but have been limited to measuring basic characteristics such as in vitro growth rate. Álvarez et al. (2004) characterized 54 C. gloeosporioides isolates from Annona muricata, with only three types of cultures as a result.

Pathogenic diversity

Figure 2 shows a wide pathogenic variability between strains; the analysis of correlation between the variables showed that the pathogenicity in avocadoes is independent to growth rate in culture media. MC 62 shows the largest spread in culture media, but its pathogenicity is medium. MC 54 has a low spread in a petri dish, but is highly pathogenic. Finally, it was observed that on the fourth day in vitro, growth rate falls in comparison to earlier and later days; this coincides with the start of mass production of conids, which suggests a greater energy investment favoring reproduction.

Pathogenicity is a characteristic commonly used to differentiate isolations of Colletotrichum species the results agree with those by Freeman et al. (1996), who analyzed the pathogenicity of C. gloeosporioides isolates in avocado and almond trees using fruit pathogenicity. They found that the avocado isolates had greater variability, since they were able to infect both species with diverse severity patterns.

Likewise, Casarrubias et al. (2003) found pathogenic diversity between C. gloeosporioides isolates in papaya fruit from Veracruz, Chiapas and Campeche and they proposed that this characteristic can be correlated with groups obtained in a dendrogram, made with data from RAPD molecular markers. Similar results were obtained by Rojas et al. (2008) in mango isolations.


La patogenicidad es una característica que se usa comúnmente, para diferenciar aislamientos de especies de Colletotrichum y los resultados presentados concuerdan con las investigaciones de Freeman et al. (1996), en la cual analizaron la patogenicidad de aislados de C. gloeosporioides de aguacate y almendro por medio de la patogenicidad en fruto y encontraron que los aislados de aguacate presentaban mayor variabilidad, ya que eran capaces de infectar a ambas especies con diversos patrones de severidad.

Del mismo modo, Casarrubias et al. (2003) encontraron diversidad patogénica entre aislados de C. gloeosporioides de fruto de papaya procedentes de Veracruz, Chiapas y Campeche y propusieron que esta característica se puede correlacionar con grupos obtenidos en un dendrograma, realizado con datos de marcadores moleculares RAPD. Resultados similares reportan Rojas et al. (2008) en aislamientos de mango.

Diversidad bioquímica

Los ocho sistemas enzimáticos definieron 17 loci y 44 alelos. Se consideró un locus como cada una de las zonas de

Biochemical diversity

The eight enzyme systems defined 17 loci and 44 alleles. A locus was defined as each activity zone in the zymogram of each enzyme. An allele was defined as each band of enzyme activity found in each locus.

Figure 3 shows a typical zymogram, and that out of the eight enzymes studied, four were dehydrogenases (malate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase and isocitrate dehydrogenase); all of which Morales (1998) considered hard to resolve for C. gloeosporioides.

The enzyme isocitrate dehydrogenase presented a pattern in two bands related to each allele, whereas the rest presented a band per allele.

The characteristic value of the ACO had two behaviors: the first two CPs were high, with proportions of 22.95% and 15.44%, and the following six had low values (9.74%, 8.49%, 7.6%, 6.76%, 4.98% and 3.98%).

Figura 2. Gráficas que muestran la capacidad patogénica de C. gloeosporioides. Figure 2. Graphs to show the pathogenic capacity of C. gloeosporioides.

16141210

8 6 4 2 0

100

80

60

40

20

0

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Monoconidial

Monoconidial

Peso

de p

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59

60

61

62

Diámetro final

Pulpa invadida


actividad en el zimograma de cada enzima, un alelo fue cada una de las bandas de actividad enzimática detectadas en cada locus.

Un zimograma típico se muestra en la Figura 3, se observa que las ocho enzimas estudiadas cuatro fueron deshidrogenasas (malato deshidrogenasa, glutamato deshidrogenasa, alcohol deshidrogenasa e isocitrato deshidrogenasa); las cuales, Morales (1998) consideraban de difícil resolución para C. gloeosporioides.

La enzima isocitrato deshidrogenasa presentó un patrón de dos bandas asociadas a cada alelo, las demás presentaron una banda por cada alelo.

These main components showed an accumulated proportion of 79.8%, and given that this percentage is high, we can conclude, as in the main components analysis of the morphological data, that the inside of each component is small and that there are many important alleles in the description of the variability of this fungus.

We can therefore conclude that the fungus C. gloeosporioides presents a great diversity of types. These results agree with Bonde et al. (1991), who proved that isoenzymatic patterns were more diverse in C. gloeosporioides than in isolated strawberry C. acutatum and C. fragariae.

With the characteristic vector matrix as a starting point, a determination coefficient analysis was carried out, and the minimum cluster of isoenzyme bands that describe the total isoenzymatic variability turned out to be Mdh2-1, Mdh3-2, Mdh3-3, Adh1- 1, Adh2-1, Cat2-1, Idh1-1, Est1-4, Est4-1, Acp1-3 and Got1-1.

With the analysis of correspondence, it was found that the most common alleles and with the shortest distance to the

Figura 3. Perfiles de bandas típicas de Isoenzimas y RAPD de C. gloeosporioides. A) Zimograma de la enzima Transaminasa Glutámico Oxaloacética y B) RAPD amplificados con los iniciadores OPA-05 y OPA-12. M= marcador ΦX174/Hae III.Figure 3. Profiles of typical isoenzyme bands and RAPD of C. gloeosporioides. A) Zymogram of the enzyme glutamic oxaloacetic transaminase and B) RAPD amplified with initiators OPA-05 and OPA-12. M= marker ΦX174/Hae III.

A

BM OPA-05 OPA-12 M

T

Los valores característicos del ACP tuvieron dos comportamientos: los dos primeros CP fueron altos con proporción de 22.95% y 15.44% y los siguientes seis tuvieron valores bajos (9.74%, 8.49%, 7.6%, 6.76%, 4.98% y 3.98%).

Estos componentes principales presentaron una proporción acumulada de 79.8%; dado que este porcentaje es alto se puede concluir, al igual que para el análisis de componentes principales de los datos morfológicos, la varianza al


interior de cada componente es pequeña y que hay muchos alelos importantes en la descripción de la variabilidad de este hongo.

Por lo tanto, se concluye que el hongo C. gloeosporioides, presenta una gran diversidad de tipos. Estos resultados concuerdan con Bonde et al. (1991) quienes demostraron que los patrones isoenzimáticos fueron más diversos en C. gloeosporioides que en C. acutatum y C. fragariae aislados de fresa.

A partir de la matriz de los vectores característicos, se hizo un análisis de coeficientes de determinación y varianza acumulada y se encontró que el conjunto mínimo de bandas de isoenzimas, que describen la variabilidad isoenzimática total observada son: Mdh2-1, Mdh3-2, Mdh3-3, Adh1-1, Adh2-1, Cat2-1, Idh1-1, Est1-4, Est4-1, Acp1-3 y Got1-1.

Con el análisis de correspondencia se encontró que los alelos más comunes y que presentan la distancia más corta al centroide son Mdh3-2, Idh1-1, Idh2-3, Est1-4, Est2-1, Est4-1 y Acp1-3. Por otra parte, las variables más raras (las que tienen mayor distancia con respecto al centroide) son: Idh1-2, Idh2-1, Est1-1, Acp1-1 y Acp2-1.

En el dendrograma de la Figura 1B se observa que el MC 56, se separa completamente de los demás, los cuales forman dos grandes grupos, en el primero de ellos se observa una gran preponderancia de los MC de Uruapan y en el segundo se encuentran cuatro de los cinco MC, que producen viruela formando parejas. En general, se puede describir que al igual que los análisis morfológicos el agrupamiento se manifiesta primariamente con base en la localidad de colecta y después en los síntomas producidos.

Diversidad por RAPD

Para este análisis de diversidad genética se seleccionaron los cuatro iniciadores que detectaron mayor variabilidad, los cuales definieron 93 bandas: el iniciador OPB06 presentó 18 bandas; OPQ09 38, OPA09 25 y OPV06 12 bandas. Productos de amplificación típicos se observan en la figura 3B.

La matriz de valores característicos del ACP mostró una distribución continua de los componentes principales (CP), ya que el CP1 representa 19% de la variabilidad total, CP2 16.3%, CP3 11.3%; CP4 8.2% y el CP5 6.7%. Con los primeros siete CP se explica 73.6% de la variabilidad total y con los primeros once CP explican 89%;

centroid are Mdh3-2, Idh1-1, Idh2-3, Est1-4, Est2-1, Est4-1 and Acp1-3. On the other hand, the rarest variables (those with the greatest distance to the centroid) are: Idh1-2, Idh2-1, Est1-1, Acp1-1 and Acp2-1.

The dendrogram in Figure 1B shows that the MC 56, is completely separated from the rest, which form two groups, in the first of which there is a great predominance of the MC from Uruapan, and the second contains four of the five MCs, which cause smallpox forming couples. In general terms, it can be said that like in the morphological analyses, the cluster is mainly manifested based on the location the fruit was gathered, and then on the symptoms produced.

Diversity by RAPD

For this analysis of genetic diversity, the four initiators were chosen that found greater variability and defined 93 bands: the initiator OPB06 presented 18 bands; OPQ09 38, OPA09 25 and OPV06 12. Figure 3B shows typical amplification products.

The matrix of characteristic values of the ACP showed a continuous distribution of the main components (CP), since CP1 accounts for 19% of the total variability, CP2 16.3%, CP3 11.3%, CP4 8.2% and CP5 6.7%. The first seven CPs account for 73.6% of the total variability, and the first eleven CPs account for 89%, in the same way that the analyses with morphological and isoenzymatic characteristics show the wide variability displayed by C. gloeosporioides.

By applying determination coefficients and accumulated variance, the loci that best describe the total variability observed are: OPB06.3, OPB06.8, OPB06.10, OPB06.11, OPQ09.14, OPQ09.18, OPQ09.28, OPQ09.30, OPQ09.31, OPQ09.33, OPQ09.35, OPQ09.36, OPQ09.37, OPA09.06, OPA09.14, OPA09.15, OPA09.18, OPA09.20, OPA09.23 and OPV06.05. On the other hand, the loci that are characteristic of this fungus, according to the analysis of correspondence, are: OPB06.11, OPB06.13, OPB06.14, OPB06.15, OPQ09.07, OPQ09.12, OPQ09.18, OPQ09.19, OPQ09.24 and OPA09.11. The rarest loci (low frequency and distance to the centroid equal to or greater than 12) are OPB06.07, OPB06.16, OPQ09.14, OPQ09.28, 09Q09.33, OPQ09.35, OPQ09.36 and OPQ09.37. Figure 1C shows the formation of groups by location, since group I contain seven of the monoconidials from Uruapan. In group II there are three monoconidials from zirosto that cause


al igual que en los análisis con caracteres morfológicos e isoenzimáticos demuestra la amplia variabilidad exhibida por C. gloeosporioides.

Mediante la aplicación de coeficientes de determinación y varianza acumulada se encontró, que los loci que mejor describen la variabilidad total observada son: OPB06.3, OPB06.8, OPB06.10, OPB06.11, OPQ09.14, OPQ09.18, OPQ09.28, OPQ09.30, OPQ09.31, OPQ09.33, OPQ09.35, OPQ09.36, OPQ09.37, OPA09.06, OPA09.14, OPA09.15, OPA09.18, OPA09.20, OPA09.23 y OPV06.05. En cambio los loci característicos de este hongo, de acuerdo al análisis de correspondencia, son: OPB06.11, OPB06.13, OPB06.14, OPB06.15, OPQ09.07, OPQ09.12, OPQ09.18, OPQ09.19, OPQ09.24 y OPA09.11. Por otra parte, los loci más raros (de frecuencia baja y distancia al centroide igual o mayor a 12) son: OPB06.07, OPB06.16, OPQ09.14, OPQ09.28, 09Q09.33, OPQ09.35, OPQ09.36 y OPQ09.37.

En la Figura 1C puede observarse la formación de grupos por localidad, ya que el grupo I contiene siete de los monoconidiales procedentes de Uruapan. En el grupo II hay tres monoconidiales procedentes de Uruapan que causan manchas superficiales, pero los monoconidiales de zirosto causantes de viruela se agrupan estrechamente, asimismo los monoconidiales procedentes de Tacámbaro y Peribán que causan antracnosis se unen estrechamente en el subgrupo IA. La distribución de este dendrograma es similar, como en el caso de los análisis morfológicos y de isoenzimas, con base en la localidad y síntomas producidos.

Los estimadores estadísticos usados en este estudio confirman la amplia variabilidad genética de C. gloeosporioides; esta característica ha sido reportada en diferentes ocasiones, aunque en México sólo se ha realizado el trabajo de Morales (1996 y 2000). En el estado de Michoacán esta amplia variabilidad genética, puede ser ocasionada por el intenso intercambio de germoplasma de aguacate en forma de plantas recién injertadas o frutos; esto puede suceder porque la gran mayoría de los viveros se encuentra en Uruapan y de aquí se distribuyen plantas a las otras localidades.

Por otra parte, el municipio de Uruapan es el lugar donde se concentra la producción de aguacate para ser comercializada y principalmente se envía a la ciudad de México y Guadalajara; este intenso tráfico propicia un intercambio de germoplasma del hongo que se encuentra como infección latente (sin síntomas visibles) en plantas y frutos. Además se debe considerar la capacidad de C. gloeosporioides

smallpox are narrowly clustered, like the monoconidials from Tacámbaro and Peribán that cause anthracnose relate narrowly in subgroup IA. The distribution of this dendrogram is similar to the morphological and isoenzyme analyses, based on the location and symptoms produced.

The statistical estimators used in this work confirm the wide genetic variability of C. gloeosporioides; this trait has been reported on many occasions, yet in Mexico, only Morales (1996 and 2000) has worked on it. In the state of Michoacán, this wide genetic variability can be caused by the intense exchange of avocado germplasm in the form of newly grafted plants or fruits; this can occur because most of the greenhouses are in Uruapan, and from there, plants are distributed to many other locations.

Likewise, the municipality of Uruapan is the place where avocado production is centered for be commercialization and mainly sent to Mexico City and Guadalajara. This intense traffic brings about an exchange in the germplasm of the fungus, found as a latent infection (without visible symptoms) in plants and fruits. The capacity of C. gloeosporioides to reproduce sexually must also be considered, apart from being a heterothallic species that includes meiosis as a type of reproduction, and thus the crossing of chromosomal segments, and along with mutations, is the largest source of variability of this fungus, the sexual phase of which (Glomerella cingulata), is widely recognized.

Another possible source of genetic variability is the intergeneric transfer of ribosomal genes, reported by Xie et al. (2008) and of supernumerary chromosomes (He et al., 1998); it is also distributed through spores, which helps genetic material exchange at considerable distances, and reaching different locations.

Genetic variability index

Table 1 shows the values of the genetic variability indices (IVG) obtained with each data category, in which it is possible to see that in the morphological characteristics a lower diversity magnitude is estimated than with isoenzymes and RAPD. The value of the IVG for the RAPD bands was of 0.344 (Table 1), the value of which is approximately equal to the one found by isoenzymatic analyses (0.35); this indicates that both systems are equally predictable in the detection and description of the genetic diversity of C. gloeosporioides.


para reproducirse sexualmente, siendo además una especie heterotálica que incluye la meiosis como un tipo de reproducción y por consiguiente el entrecruzamiento de segmentos cromosómicos, y junto con las mutaciones, es la mayor fuente de variabilidad de este hongo, cuya fase sexual Glomerella cingulata, es ampliamente reconocida.

Otra posible fuente de variabilidad genética, es la transferencia intergenérica de genes ribosómicos reportada por Xie et al. (2008) y de cromosomas supernumerarios (He et al., 1998); también se distribuye por la dispersión por esporas, que facilita el intercambio de material genético a distancias considerables pudiendo abarcar diferentes localidades.

Índice de variabilidad genética

En el Cuadro 1 se observan los valores de los índices de variabilidad genética (IVG), obtenidos con cada categoría de datos; en la cual, se observa que con los caracteres morfológicos se estima una magnitud menor de diversidad que con isoenzimas y RAPD. El valor del IVG para las bandas RAPD fue de 0.344 (Cuadro 1); cuyo valor es aproximadamente igual al encontrado mediante análisis isoenzimáticos (0.35); esto indica que ambos sistemas son igualmente predecibles en la detección y descripción de la diversidad genética de C. gloeosporioides.

Adicionalmente se calcularon el porcentaje de caracteres polimórficos (PCP) y número promedio de caracteres por locus. El PCP fue 71% en RAPD; 68.2% en isoenzimas y 61.5% en caracteres morfológicos, lo cual proporciona una estimación de la amplia variabilidad genética exhibida por este hongo. Se han reportado múltiples trabajos que demuestran la alta variabilidad genética de esta especie estimada mediante diversas herramientas moleculares.

Álvarez et al. (2004) usaron amplificación aleatoria de microsatélites y PCR-RFLP, técnicas con las que detectaron variabilidad genética usando sólo un iniciador microsatélite y digestión con ocho enzimas de restricción. Los dendrogramas que obtuvieron definieron agrupamientos principalmente por localidad de colecta y patogenicidad de cepas. Casarrubias et al. (2003) estudiaron la variabilidad genética de C. gloeosporioides aislados de Carica papaya procedente de Veracruz, Campeche y Chiapas y obtuvieron dendrogramas que definen grupos por localidad de colecta. Resultados similares se obtuvieron en aislados de Arachis pintoi (Kelemu et al., 2000) y mango (Rojas et al., 2008).

In addition, the percentage of polymorphic characteristics (PCP) and average number of characteristics were calculated per locus. The PCP was 71% in RAPD; 68.2% in isoenymes and 61.5% in morphological characteristics, which provides an estimate of the genetic variability presented by this fungus. Multiple investigations have proven the high genetic variability of this species, estimated by means of diverse molecular tools.

Álvarez et al. (2004) used random amplification of microsatellites and PCR-RFLP, techniques which they detected genetic variability with only one microsatellite initiator and digestion with eight restriction enzymes. The dendrograms obtained defined clusters, mainly by location of gathering and strain pathogenicity. Casarrubias et al. (2003) studied the genetic variability of isolated C. gloeosporioides of Carica papaya from Veracruz, Campeche and Chiapas, and obtained dendrograms that define groups by location gathered. Similar results were obtained in Arachis pintoi isolates (Kelemu et al., 2000) and mango (Rojas et al., 2008).

CONCLUSIONS

We can conclude that C. gloeosporioides is a genetically variable fungus, since all estimators related to the genetic diversity considered in this study display high values.

The isoenzymatic and RAPD fragment patterns, are better estimators of genetic variability than morphological characteristics; however, there is complementarity between them all.

The genetic relations that are determined between the different monoconidials strains are influenced by original location and the symptoms produced.


Características IVG NTC1 PCP PCL2

Morfológicos 0.215 39 61.5 2.9Isoenzimas 0.350 44 68.2 2.6RAPD 0.344 93 71.0 23.2Total 0.303 176 66.9 9.6

IVG= índice de variabilidad genética; NTC= número total de caracteres; PCP= porcentaje de caracteres polimórficos; PCL= promedio de caracteres por locus. 1= para isoenzimas se refiere a alelos, para RAPD se refiere a bandas; 2= para RAPD se considera cada iniciador como locus.

Cuadro 1. Estimadores de variabilidad genética.Table 1. Genetic variability estimators.


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CONCLUSIONES

Se concluye que C. gloeosporioides es un hongo genéticamente variable, ya que todos los estimadores relacionados con la diversidad genética considerados en este estudio presentan valores altos.

Los patrones isoenzimáticos y de fragmentos RAPD, son mejores estimadores de la variabilidad genética que los caracteres morfológicos; sin embargo, existe complementariedad entre todos ellos.

Las relaciones genéticas que se establecen entre las diferentes cepas monoconidiales están influenciadas por la localidad de origen y por los síntomas que producen.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al CONACYT por la beca No. 11384 otorgada a Víctor Montero Tavera.

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USO DEL VETIVER PARA LA FITORREMEDIACIÓN DE CROMO EN LODOS RESIDUALES DE UNA TENERÍA*

USE OF VETIVER FOR THE FITOREMEDIATION OF CHROMIUN IN

RESIDUAL SLUDGES IN A TENNERY

Duilio Torres Rodríguez1§, Adriana Cumana2, Odalis Torrealba2 y Diana Posada2

1Universidad Centro Occidental “Lisandro Alvarado”. Unidad de Investigación de Suelos y Nutrición Mineral de Plantas. Edificio la Colina. Departamento de Química y Suelos. C. P. 3001. 2Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”. Programa de Ingeniería Química Vicerrectorado Barquisimeto. Departamento de Ingeniería Química. Avenida Corpahuaico. A. P. 3001. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].


Aceptado: marzo de 2010

RESUMEN

En este estudio se evaluó el uso del vetiver (Vetiveria zizanioides) para la fitorremediación de lodo residual de la industria curtiembre que presenta altos valores de cromo (21 000 mg kg-1), dado que durante el proceso de curtiembre se utilizan grandes cantidades de cromo para evitar la descomposición del cuero; asimismo, se evaluó un sustrato, el cual posee atributos que mejoran las condiciones edáficas para el desarrollo de vetiver. El ensayo consistió en un experimento completamente al azar, evaluando los siguientes tratamientos: T1= lodo contaminado sin plantas de vetiver; T2= lodo contaminado + plantas de vetiver; T3= lodo contaminado + abono orgánico + plantas de vetiver; T4= abono orgánico + plantas de vetiver. Después de 15 y 45 días de sembrado el vetiver, se estimó la concentración de cromo en el lodo y en la planta. Además, se midió altura de planta, biomasa de raíces y parte aérea en función de peso seco a 7, 15, 30 y 45 días después de la siembra. Los datos fueron estudiados mediante análisis de varianza y prueba de Tukey usando el programa INFOSTAT 1.0.1. Los resultados obtenidos mostraron una reducción de niveles de cromo en el tratamiento T2, con respecto a valores iniciales de lodo en 30% a 15 días y en 9% a 45 días; no obstante, los resultados señalan que la cantidad de cromo absorbido por la planta fue 3.49 mg en aquellos tratamientos donde se sembró vetiver, observándose en este tratamiento una concentración de 596.92 mg kg-1

ABSTRACT

This study evaluated the use of vetiver (Vetiveria zizanioides) for the phytoremediation of residual sludge in the leather industry, which presents high chromium values (21 000 mg kg-1), given that large amounts of this metal are used during the tanning process to keep the leather from rotting; likewise, a substrate was evaluated, which has attributes that improve the edaphic conditions for the growth of vetiver. For this purpose, an experimental study was carried out with a random design, which evaluated the following treatments: T1= polluted sludge without vetiver plants; T2= polluted sludge + vetiver plants; T3= polluted sludge + organic fertilizer + vetiver plants; T4= organic fertilizer + vetiver plants. After 15 and 45 days of having planted the vetiver, the concentrations of chromium in the sludge and the plant were estimated. Plant height, root biomass and aerial parts were also measured, based on dry weight at 7, 15, 30 and 45 after planting. The data were studied with analysis of variance and Tukey tests, using the program INFOSTAT 1.0.1. Results showed a drop in chromium levels in treatment T2, in respect to initial sludge values in 30% at 15 days and in 9% at 45 days. However, results indicate that the plant absorbed 3.49 mg of chromium in treatments in which vetiver was grown. This treatment displayed a concentration of 596.92 mg kg-1 of chromium in

Duilio Torres Rodríguez et al.176 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

de cromo en el tejido foliar, este valor es significativamente superior al encontrado en los tratamientos donde se sembró vetiver + lodo + abono, donde el porcentaje de cromo absorbido correspondió a 1.11% el cual representa una concentración de 190.3 mg kg-1 de cromo en el tejido foliar.

Palabras clave: contaminación, cromo, fitorremediación, metales pesados, vetiver.

INTRODUCCIÓN

La gran diversidad de metales tóxicos que genera la industria en sus desechos sólidos constituye una amenaza para el medio ambiente y los ecosistemas, además que pueden ser letales por sus altas concentraciones o bien se manifiestan en mutaciones, cáncer, nefropatías, entre otros. Ante esto, se requiere encontrar métodos idóneos para remover los iones de metal de lodos residuales a través de nuevas tecnologías como la fitorremediación; ya que esta tecnología es altamente eficiente y selectiva para la remoción de metales tóxicos. En tal sentido, se han realizado diferentes investigaciones relacionadas con la recuperación de aguas, lodos y suelos contaminados con metales pesados; por ejemplo, De Souza et al. (1999), estudiaron la fitoacumulación de trazas de Cd (II), Cr (VI), Cu (II), Ni (II) y Se (VI) con la especie lirio de agua (Eichhornia crassipes), observando que el lirio de agua acumula mejor Cd, Cr, Se y Cu en niveles moderados y en menor cantidad el Ni.

Por su parte Álvarez et al. (2004), evaluó dos especies vegetales, Scirpus americanus (Tule) y Typha latifolia (Espadaña), destacando la capacidad de estas para acumular Pb, Cr, Cd, Mn y Fe en la raíz y el tallo. Asimismo, Alvarado y Guédez (2003) estudiaron la capacidad de remoción de arsénico por fitorremediación entre las especies lirio de agua (Eichhornia crassipes) y lenteja de agua (Lenna minor), encontrando altas tasas de remoción de éstos.

Una de las plantas que ha cobrado importancia en la fitorremediacion es el vetiver, dada su alta resistencia a ambientes extremos, condiciones de stress y acidez; en este sentido Roongtanakiat y Chairoj (2001); Troung y Baker (1998), demostraron que el vetiver es eficiente para la eliminación de zinc, plomo y cromo, aunque a altas concentraciones la presencia de los mismos inhibe la producción de materia seca y la tasa fotosintética; no obstante, las aplicaciones de nitrógeno podrían evitar el efecto adverso del mismo.

foliar tissue, significantly higher than what was found in treatments with vetiver + sludge + fertilizer, where the percentage of chromium absorbed was 1.11% or a concentration of 190.3 mg kg-1 of chromium in foliar tissue.

Key words: chromium, heavy metals, phytoremediation, pollution, vetiver.

INTRODUCTION

The large diversity of toxic metals that industries release in their solid wastes are a threat for the environment and for ecosystems, and can also be lethal due to their high concentrations, or can cause mutations, cancers, nephropathies, etc. Faced with this, it is crucial to find methods to remove metal ions from residual sludge through new technologies such as phytoremediation, since this technology is highly effective and selective for removing toxic metals. In this sense, there have been different studies on the recovery of water, mud and soils polluted with heavy metals; for example, De Souza et al. (1999), studied the pythoaccumulation of traces of Cd (II), Cr (VI), Cu (II), Ni (II) and Se (VI) with the common water hyacinth (Eichhornia crassipes), noticing that this plant accumulates Cd, Cr, Se and Cu better at moderate levels and less amounts of Ni.

Likewise, Álvarez et al. (2004) evaluated two plant species, Scirpus americanus (Tule) and Typha latifolia (Espadaña), emphasizing their capability of accumulating Pb, Cr, Cd, Mn and Fe in roots and stems. Also, Alvarado and Guédez (2003) studied the capacity of removal of arsenic by pyhythoremediation amongst the species water hyacinths (Eichhornia crassipes) and duckweeds (Lenna minor), finding high removal rates. A plant that has become very important in phythoremediation is the vetiver, due to its high tolerance to extreme environments, stress and acidity conditions; in this sense Roongtanakiat and Chairoj (2001); Troung and Baker (1998), showed that the vetiver is efficient for removing zinc, lead and chromium, although the presence of these at high concentrations inhibits the production of dry matter and rate of photosynthesis; however, applying nitrogen could avoid its adverse effect.

Uso del vetiver para la fitorremediación de cromo en lodos residuales de una tenería 177

Dado que el alto contenido de metales pesados en lodos industriales se ha convertido en un gran problema para la industria, debido a sus efectos tóxicos sobre la mayor parte de los organismos vivos puesto que este es bioacumulable y afecta las fuentes biológicas; se han buscado procedimientos adecuados para la reducción del contenido de cromo en lodos residuales generados en la industria de tenerías del municipio Palavecino del estado Lara; por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue evaluar el uso del vetiver (Vetiveria zizanioides), como estrategia de fitorremediación para la remoción de cromo presente en lodos residuales.


Ubicación del experimento. Se colectaron lodos provenientes de la empresa Curtiembres Venezolana C. A. Ubicada en la Intercomunal Cabudare-Barquisimeto, municipio Iribarren. Una vez colectadas las muestras, se procedió a la caracterización química del lodo en el laboratorio de suelos de la Universidad Lisandro Alvarado y posteriormente se llevó a cabo el ensayo de fitorremediación en la estación experimental “Miguel Luna Lugo” de la Universidad Centro Occidental “Lisandro Alvarado”.

Diseño experimental. El diseño experimental consistió en un estudio completamente al azar con arreglo de tratamientos de tipo factorial, donde se evaluaron varios sustratos con y sin vetiver; utilizando lodos contaminados con cromo y abono libre de contaminante. En el Cuadro 1, se explican los cuatro tratamientos replicados 10 veces para formar un total de 40 unidades experimentales. Las unidades experimentales fueron macetas, en las cuales se colocaron 10 kg de lodo y en aquellos tratamientos donde se combinó el abono orgánico más el lodo, se trabajo en una proporción 1:1; es decir, 5 kg de lodo + 5 kg de sustrato.

Given that the high amounts of heavy metals in industrials sludge has become an important problem for the industry, due to its toxic effects on most living organisms, because it is bioaccumulable and it affects biological sources, there has been much searching for adequate procedures to reduce chrome content in residual sludges produced by the tanning industry in the municipality of Palavecino of the estate Lara. Therefore, the aim of this work was to evaluate the use of vetiver (Vetiveria zizanioides) as a phythoremediation strategy to remove chromium in residual sludges.


Location of the experiment. Sludge was gathered from the company Curtiembres Venezolana C. A., located in the Intercomunal Cabudare-Barquisimeto, in the municipality of Iribarren. Once the samples were taken, the chemical characterization of the sludge began in the soil laboratories of the Universidad Lisandro Alvarado, and then the phythoremediation test was carried out in the “Miguel Luna Lugo” experimental station of the Universidad Centro Occidental “Lisandro Alvarado”.

Experimental design. The experimental design consisted of a completely random study with factorial treatment arrangement, in which various substrates with and without vetiver, using sludge polluted with chromium and pollutant-free fertilizer. Table 1 explains the four treatments, replicated 10 times to form a total of 40 experimental units. The experimental units were pots, each with 10 kg of sludge, and in treatments in which it was combined with organic fertilizer; the proportion was 1:1, or 5 kg of sludge + 5 kg of substrate.

Sludge characterization. For the characterization of residuals sludge, chemical and physical parameters associated to the cations retaining capacity, and that could affect plant growth, were established. The chemical variables evaluated were organic matter (Walkley and Black, 1934), electrical conductivity (conductivity meter), calcium, magnesium, potassium, sodium and cationic exchange capacity (extraction with ammonium acetate and quantification by atomic absorption); the micronutrients copper, iron and zinc were also established.

Characterization of organic fertilizer used. The organic fertilizer used is a mixture of the compost of sugarcane cachaza and dry fiber, which was obtained from the

Tratamiento Descripción del tratamientoT1 Lodo contaminado sin vetiver T2 Lodo contaminado + vetiver T3 Lodo contaminado + abono orgánico +

vetiver T4 Abono orgánico + vetiver

Cuadro 1. Tratamientos de fitorremediación utilizados en el ensayo.Table 1. Phythoremediation treatments used in the test.


Caracterización de los lodos. Para la caracterización de lodos residuales, se determinaron parámetros químicos y físicos asociados a la capacidad de retención de cationes y que pudiesen afectar el desarrollo de las plantas. Las variables químicas evaluadas fueron materia orgánica (Walkley y Black, 1934), conductividad eléctrica (conductímetro), calcio, magnesio, potasio, sodio y capacidad de intercambio catiónico (extracción con acetato de amonio y cuantificación por absorción atómica), también fueron determinados los micronutrientes cobre, hierro y zinc.

Caracterización de abono orgánico empleado. El abono orgánico empleado es producto de la mezcla del compost de la cachaza y bagazo de caña, éste se obtuvo del producto comercializado bajo el nombre de abono “La Pastora” por la central azucarera del mismo nombre, el cual se localiza en la población la Carora, municipio Torres del estado Lara, aplicándose en una relación de 1:1. El abono orgánico empleado fue analizado para determinar nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y materia orgánica (MO), en el laboratorio de la unidad de investigación en suelo y nutrición mineral de plantas de la Universidad Lisandro Alvarado.

Método fitorremediación. Como planta fitorremediadora se utilizó el vetiver, la cual fue sembrada en macetas plásticas de 26 cm de diámetro superior por 20.4 cm de diámetro inferior y con una altura de 26 cm para una capacidad aproximada de 10 kg de peso cada uno. La reproducción del material vegetal, se llevó acabo en una parcela libre de agentes contaminantes, para garantizar la adaptación y desarrollo de las mismas en un ambiente natural.

Variables de las plantas evaluadas. Se midió altura de plantas y número de hojas a 7, 15, 30 y 45 días; asimismo, se evaluó la concentración de cromo en el tejido foliar de las mismas a 15 y 45 días después de la siembra, adicionalmente después de 45 días de haber sembrado el vetiver, se evaluaron los parámetros de rendimiento tales como: biomasa aérea, biomasa radical y longitud de raíces. Para la biomasa aérea y de raíces se extrajeron las plantas con tallo incluido, posteriormente se separaron las raíces del tallo, se lavaron con agua desionizada para eliminar los residuos de suelo, posteriormente se registró el peso húmedo y se procedió al secado de la biomasa de raíces y biomasa aérea en estufa a 50 °C hasta alcanzar un peso homogéneo.

Análisis de cromo en lodos. Para la determinación del contenido total de cromo se empleo el método de Bradford et al. (1975), el cual utiliza HNO3 4N como extractante. Una

product commercialized under the name of “La Pastora” fertilizer, by the sugar company with the same name, found in the town of Carora, municipality of Torres in the state of Lara; the product was applied in a proportion of 1:1. The organic fertilizer used was analyzed to establish nitrogen, phosphorous, potassium, calcium, magnesium and organic matter (MO) contents, in the soil and plant mineral nutrition research unit lab of the Universidad Lisandro Alvarado.

Phythoremediation method. Vetiver was used as a phythoremediating plant, which was grown in plastic pots that measured 26 cm (top diameter) and 20.4 cm (lower diameter) and a height of 26 cm, for an approximate weight of 10 kg each. The reproduction of plant material was carried out in a pollutant-free land plot, so as to ensure adaptation and growth in a natural environment.

Variables of the evaluated plants. Plant height and number of leaves were recorded on days 7, 15, 30 and 45; likewise, the concentration of chromium in foliar tissue was evaluated in days 15 and 45 after sowing. In addition, 45 days after planting vetiver, the yield parameters were evaluated, including aerial biomass, radical biomass and root length. For aerial and root biomass, plants were extracted with the stem, the roots were then separated from the stem, and washed with distilled water to eliminate soil residues; later, wet weight was recorded and the root and aerial biomasses were dried in a heater at 50 °C until reaching a homogenous weight.

Chrome analysis in sludge. In order to establish the total content of chromium, the method by Bradford et al. (1975) was used, which uses HNO3 4N as an extractant. Once the chrome was extracted, it was quantified using atomic absorption spectrophotometry. Soil analyses were carried out in the soil and plant mineral nutrition research unit lab of the Universidad Lisandro Alvarado. For this analytical procedure 150 g of sludge were taken 15 and 45 days after plantation, in airtight-sealing plastic bags. Samples were pulverized and one gram of this was weighed in an analytical scale, to then be placed in crucibles and taken to the furnace, where it was digested with concentrated nitric acid and 5 ml distilled water, and then the chromium was using atomic absorption spectoscopy.

Total chromium in foliar tissue (aerial and radical biomass). To determine chromium levels in foliar tissue, the method by Bradford et al. (1975) was used. For this,


vez extraído el cromo se midio mediante espectrofotometría de absorción atómica. Los análisis de suelo fueron realizados en el laboratorio de la unidad de investigación en suelo y nutrición mineral de plantas de la Universidad Lisandro Alvarado. Para este procedimiento analítico, se tomaron 150 g de lodo a 15 y 45 días después de la siembra en bolsas plásticas de cierre hermético. Las muestras fueron pulverizadas y se peso un gramo de estas en una balanza analítica, para así ser colocadas en crisoles y llevadas a la mufla, en donde se realizó la digestión con ácido nítrico concentrado más 5 ml de agua desionizada y se procedió a la cuantificación del cromo mediante espectroscopia de absorción atómica.

Cromo total en tejido foliar (biomasa aérea y radical). Para la determinación de cromo a nivel foliar se empleo el método de Bradford et al. (1975). Para ello se pesaron entre 0.5 y 1.5 g de tejido seco de plantas y raíces, estas al igual que las muestras de lodo requirieron de una previa preparación, debiendo las mismas ser trituradas en un molino especial para tejido foliar, las concentraciones de cromo en estos tejidos también fueron determinadas usando el método de espectroscopia de absorción atómica en llama. Un gramo de la muestra de tejido foliar fue colocada en un crisol de porcelana y colocada en una mufla a 500 °C por 12 h. El residuo es disuelto con 5 ml HNO3 y diluido con agua deionizada hasta un volumen de 50 ml.

Análisis estadístico. Se realizó un análisis de varianza (ANAVAR) para determinar las posibles diferencias entre los distintos tratamientos evaluados. En aquellas variables donde se detectaron diferencias significativas, se realizaron pruebas de medias y el valor de probabilidad seleccionado en el estudio fue de p<0.05. El análisis estadístico se realizó usando el paquete computarizado infostat (versión 1.0).


Caracterización del lodo residual: Previo a la siembra del material vegetal, se procedió a la caracterización del lodo, determinando pH, conductividad eléctrica, materia orgánica, potasio, calcio, magnesio, sodio, fierro, zinc y cromo, los resultados se reportan en el Cuadro 2.

between 0.5 and 1.5 g of plant and root dry tissue were weighed; these, like the sludge samples, required previous preparation, which consisted of grinding them in a special grinder for foliar tissue, chromium concentrations in these tissues were also determined using the method of atomic absorption spectroscopy over a flame. One gram of the sample of foliar tissue was placed in a china crucible and then in a furnace at 500 °C for 12 h. The residue is dissolved with 5 ml HNO3 and diluted with distilled water until reaching a volume of 50 ml.

Statistical analysis. An analysis of variance (ANOVA) was carried out to determine the possible differences between different treatments evaluated. In the variables where significant differences were found, mean comparison tests were carried out and the value of probability selected in the study was p<0.05. The statistical analysis was carried out using the computer package Infostat (version 1.0).


Characterization of residual sludge: Before sowing the plant material, the sludge was characterized, determining pH, electrical conductivity, organic matter, potassium, calcium, magnesium, sodium, iron, zinc and chromium, Table 2 shows the results.

The results show high concentrations of chrome in the sludge which surpasses the values normally permitted by international legislation; these results show that the metallic concentrations present in the sludge studied make it unviable for applying in agricultural soils, since it can cause harmful effects when used as a supplement (mineral organ) for soil conditioning, affecting crop and soil quality; it is worth mentioning that in Venezuela no rigorous rules have been created to regulate the characteristics of this type of sludge.

The analyzed sludge samples have a high degree of organic matter (140 g kg-1), making it one of the most important beneficial contributions of residual sludge in

pH (1:2)

CE(dS m-1)

MO(g kg-1)

K(mg kg-1)

Ca(mg kg-1)

Mg(mg kg-1)

Na(mg kg-1)

Fe(mg kg-1)

Zn(mg kg-1)

Cr(mg kg-1)

7.9 15 140 188 25 470 400 21 977 103 18 21 000

Cuadro 2. Características del lodo residual.Table 2. Characteristics of residual sludge.

CE= conductividad eléctrica; MO= materia orgánica.


Los resultados muestran altas concentración de cromo en el lodo, que superan los valores normalmente permitidos en la legislación internacional, estos resultados ponen de manifiesto, que las concentraciones metálicas presentes en el lodo estudiado, indican su poca viabilidad para la aplicación en suelos agrícolas, ya que pueden causar efectos nocivos cuando los mismos se utilicen como suplemento (órgano mineral) para el acondicionamiento de suelos, lo cual pudiera afectar la calidad tanto del cultivo como del suelo, cabe destacar que en Venezuela no se han establecido las normas de rigor, para regular las características de este tipo de lodo.

Las muestras de lodo analizadas tienen un alto contenido de materia orgánica 140 g kg-1, esto representa uno de los aportes benéficos más apreciables de lodos residuales en suelos agrícolas. La materia orgánica va a contrarrestar los efectos nocivos de la salinidad e incrementa la actividad de los microorganismos, que inducen a la mineralización de los nutrimentos del lodo quedando disponibles a los cultivos. Los resultados concuerdan con los obtenidos por Diez et al. (1996); O’Brien et al. (2002); Zhang et al. (2004); Gallardo et al. (2007), quienes señalan que la aplicación de lodos está asociado a altos contenidos de materia orgánica y junto a otros parámetros químicos como pH y suma de bases, mejoran la disponibilidad de los nutrientes presentes en el suelo y en consecuencia el rendimiento potencial de los cultivos (Zhang et al., 2004).

El K se encuentra en niveles altos en los lodos (180 mg kg-1), por lo tanto según Mbila et al. (2003), no se requiere proporcionar fertilización adicional de este elemento cuando el nivel en los suelos es > 0.6 mg kg-1. La presencia de los cationes intercambiables como el potasio, sodio, calcio y magnesio, en altas concentraciones hace suponer que se pueda representar un problema de desbalance con otros elementos que se encuentran en el complejo de intercambio, como el fósforo y micro elementos, mientras que la presencia de sodio, el cual presentó valores superiores a 21 000 mg kg-1, puede representar un alto riesgo de sodificación, lo cual afectaría la estructura del suelo de aplicarse el mismo como enmienda.

Los micronutrimentos del Cuadro 2, se observan que el Fe y Zn contenidos en el lodo superan los rangos usuales en suelo, los cuales constituye un riesgo; ya que estos en concentraciones elevadas pueden provocar toxicidad a las plantas. Finalmente con respecto a la salinidad los valores presentes en el mismo fueron elevados, lo que reduce el crecimiento del vetiver hasta 50%, los valores de conductividad eléctrica del lodo fueron superiores a 7.11 dS m-1, esto lo ubica como un desecho altamente salino, lo cual afecta el rendimiento de los cultivos.

agricultural lands. Organic matter will counteract the harmful effects of salinity and increases activity of microorganisms, which induce mineralization of the nutrients in the sludge and make them available to crops. The results agree with those obtained by Diez et al. (1996); O’Brien et al. (2002); Zhang et al. (2004); Gallardo et al. (2007), who point out that the application of sludge is related to high contents of organic matter, and together with other chemical parameters such as pH and sum of bases, improve the availability of the nutrients present in the soil and consequently, the potential yield of crops (Zhang et al., 2004).

Levels of K are high in sludge (180 mg kg-1), therefore, according to Mbila et al. (2003), no additional fertilizer with this element is required when levels in soil is > 0.6 mg kg-1. The presence of exchangeable cations such as potassium, sodium, calcium and magnesium in high concentrations leads to think that there could be unbalance problems with other elements in the exchange complex, such as phosphorus and microelements, while the presence of sodium, which presented values over 21 000 mg kg-1, can represent a high risk of sodification, which would affect the soil structure should it be used as a soil amendment. In regard to the micronutrients in Table 2, Fe and Zn in the sludge seem to surpass the usual rates in the soil, becoming a risk, since they can cause plant toxicity in high concentrations. Finally the salinity values in the sludge were high, which can reduce vetiver growth up to 50%; the electrical conductivity values of sludge were over 7.11 dS m-1, making it a highly saline waste product which affects crop yields.

Fertilizer characterization

Table 3 shows the characterization of the organic fertilizer used in the essay.

The results of the characterization show that the organic fertilizer, from a nutritional perspective, presents attributes such as high content of organic matter, which favors nitrogen and phosphorous contributions to the plant, and adequate levels of essential micronutrients for plant growth. However, the high C/N relation presented by this substrate is a negative aspect, since it would hinder an adequate mineralization, hence the effects on chemical properties would not be reflected in the short term. Since


pH (1:2)

CE (dS m-1)

MO (g kg-1)

K (mg kg-1)

Ca (mg kg-1)

Mg (mg kg-1)

Na (mg kg-1)

Fe (mg kg-1)

Zn (mg kg-1)

C/N

6.12 0.50 556.6 11.67 3.19 3.42 0.006 18 925 190.4 82.8

Cuadro 3. Características del abono orgánico.Table 3. Characteristics of the organic fertilizer.

CE= conductividad eléctrica; MO= materia orgánica; C/N= relación carbono-nitrógeno.

Caracterización del abono

En el Cuadro 3, se presenta la caracterización del abono orgánico empleado durante el ensayo.

the relation C/N of the fertilizer used was extremely high, a total immobilization could occur, since the fertilizer is very fresh material, with a C/N relation of 80.4 (Antiochia et al., 2007).

Concentration of chromium in the sludge, 15 days after planting

In Figure 1, different letters indicate significant differences between treatments (p<0.05). Chromium concentrations in all treatments fell by 30%, since absorption by the vetiver was affected by the fixation of this element in the organic matter. The values of chromium were 21 000 mg kg-1 for the sludge only, 13 529 mg kg-1 for sludge + vetiver and 14 137 mg kg-1 in the sludge + fertilizer + vetiver treatment; in all cases, these values widely surpassed the ranges established for chromium in residuals sludge, which is why their use for agricultural purposes is not recommended.

These results correspond to those reported by Troung et al. (2001), who point out that vetiver efficiency of chrome and copper extraction is poor, with less than 0.1% after 30 days, but was highly efficient for lead and zinc absorption, which is why these scientists recommend that the vetiver plant can be considered a hyperaccumulator only for Pb and Zn. Concentration of chromium in the sludge, 45 days after planting

By day 45, there was a reduction of 9% in chromium concentrations in the soils, in comparison to the values for day 15, and significant differences between treatment T1 and those in which vetiver was planted; also, an improvement was noticed in treatments combining sludge + fertilizer, showing that adding fertilizer improved physical conditions of the soil and helped reduce salinity, therefore, it reduced plant growth and hence chromium absorption.

These results agree with Mcbride (1994), who proved that vetiver plants are highly tolerant to these heavy metals, knowing that thresholds for chromium are 5 and 18 mg kg-1, higher

Los resultados de la caracterización, reflejan que el abono orgánico desde el punto de vista nutricional presenta algunos atributos, como son: alto contenido de materia orgánica, lo cual favorecería los aportes de nitrógeno y fósforo a la planta, niveles adecuados de micronutrimentos esenciales para el desarrollo de la planta. No obstante, la elevada relación C/N que presenta este sustrato es un aspecto negativo, dado que impediría una adecuada mineralización de la materia orgánica, por lo cual los efectos sobre las propiedades químicas no se reflejarían a corto plazo. La relación C/N del abono empleado fue sumamente alta, por lo que podría ocurrir una inmovilización neta, correspondiendo el abono usado a un material muy fresco, cuya relación C/N es 80.4 (Antiochia et al., 2007).

Concentración de cromo en el lodo, 15 días después de la siembra

En la Figura 1, las letras distintas indican diferencias significativas entre los tratamientos (p<0.05). Se observa, que las concentraciones de cromo en todos los tratamientos disminuyeron en 30%, debido que la absorción por parte del vetiver fue afectado por la fijación de este elemento en la materia orgánica. Los valores de cromo fueron de 21 000 mg kg-1 para el lodo sólo, 13 529 mg kg-1 para el lodo + vetiver y 14 137 mg kg-1 en el tratamiento de lodo + abono + vetiver, en todos los casos estos valores superaron ampliamente a los rangos establecido para el cromo en lodos residuales, por lo que su utilización con fines agrícolas no es recomendado.

Estos resultados coinciden con los reportados por Troung et al. (2001), quienes señalan que el vetiver es pobremente eficiente para la extracción de cromo y cobre, con menos de 0.1% después de 30 días, pero fue altamente eficiente


para la absorción de plomo y zinc, por esas razones estos científicos, recomiendan que la planta de vetiver puede ser considerada como hiperacumulador únicamente para los metales Pb y Zn.

than the thresholds for most plants, the growth of which is affected when chromium contents are between 0.03 and 0.2 mg kg-1. The levels found in this study surpass these thresholds by far, which can explain the slow plant growth.

Absorption of chromium by vetiver, 15 days after plantation

Le results found in this experiment show that adverse conditions for plant growth (high concentrations of Cr and Na in sludge), considerably reduced the ability of vetiver to absorb chromium in the sludge, the levels of which fell from an initial concentration of 21 000 mg kg-1 to 13 529 mg kg-1 after planting the vetiver, followed by the vetiver + sludge + fertilizer treatment with 14 137 mg kg-1 and finally, in the treatment without vetiver, chromium concentrations were above 17 000 mg kg-1. In Figure 2, different letters indicate significant differences in treatments with p<0.05. Despite the 30%reduction in the concentration of chromium in the sludge, results show that the amount of chromium absorbed by the plant was of 3.49 mg in treatments with vetiver planted. This treatment displayed a concentration of 596.92 mg kg-1 of chromium in foliar tissue, which is significantly higher than the one found in treatments with vetiver + sludge + fertilizer; the percentage of chromium absorbed was 1.11%, which accounts for a concentration of 190.3 mg kg-1 of chromium in foliar tissue.

Figura 1. Concentración de cromo en el lodo y planta a 15 y 45 días después de la siembra.Figure 1. Concentration of chrome in the sludge and plants 15 and 45 days after plantation.

15 45 Días

Cro

mo

(mg

kg-1)

20 000

18 000

16 000

14 000

12 000

10 000

8 000

6 000

4 000

2 000

0

b

b

a a

a aT3T2T1

Concentración de cromo en el lodo, 45 días después de la siembra

Para el día 45, se observó una disminución de 9% en las concentraciones de cromo en el suelo, en comparación a los valores reportados para el día 15, observándose diferencias significativas entre el tratamiento T1 con respecto a los tratamiento donde se sembró vetiver; asimismo, se evidenció una mejora en los tratamientos donde se combinó el lodo + abono, el cual muestra que la adición del abono mejoró las condiciones físicas del suelo y contribuyó a disminuir la salinidad; por lo tanto, favoreció el desarrollo de la planta y por ende la absorción de cromo.

Estos resultados coinciden con McBride (1994), este científico demostró que las plantas de vetiver son altamente tolerantes a estos metales pesados, conociendo que los umbrales para el cromo es de 5 y 18 mg kg-1, los cuales son superiores a los umbrales reportados para la mayoría de las plantas, cuyo crecimiento se ve afectado cuando el contenido de cromo se ubica entre 0.03 y 0.2 mg kg-1. Los niveles encontrados en este estudio superan abiertamente estos umbrales, lo cual puede explicar el lento desarrollo de las plantas.


Figura 2. Cromo absorbido por la planta a 15 y 45 días después de la siembra.Figure 2. Chromium absorbed by the plant 15 and 45 days after sowing.

2 000

1 800

1 600

1 400

1 200

1 000

800

600

400 200

0

Cro

mo

(mg

kg-1)

15 45 Días

T3

T2

b

a

b

a

Absorción de cromo por vetiver, 15 días después de la siembra

Los resultados encontrados en el presente experimento, evidencian que las condiciones adversas para el desarrollo de las plantas (altas concentraciones de Cr y Na en el lodo), redujeron considerablemente la habilidad del vetiver para absorber el cromo presente en el lodo, reduciéndose los mismos de una concentración inicial de 21 000 mg kg-1 a 13 529 mg kg-1 luego de sembrado el vetiver, seguido del tratamiento vetiver + lodo + abono con 14 137 mg kg-1 y finalmente en el tratamiento donde no se sembró el vetiver las concentraciones de cromo fueron superiores a 17 000 mg kg-1.

En la Figura 2, las letras distintas indican diferencias significativas entre los tratamientos con p<0.05. Se destaca que aunque la reducción de la concentración de cromo en el lodo fue 30%, los resultados señalan que la cantidad de cromo absorbido por la planta es de 3.49 mg en aquellos tratamientos en el cual se sembró el vetiver, observándose en este tratamiento una concentración de 596.92 mg kg-1 de cromo en el tejido foliar, este valor es significativamente superior al encontrado en los tratamientos donde se sembró el vetiver + lodo + abono, el porcentaje de cromo absorbido fue de 1.11% el cual representa una concentración de 190.3 mg kg-1 de cromo en el tejido foliar.

These results can be explained by the fact that part of the chromium could be strongly fixated in the fertilizer’s organic matter, preventing it from being absorbed by the plant. Therefore, the decrease in the extracted chromium could not be due to greater absorption by the vetiver, but to part of it being strongly attached to the organic matter in the sludge, impeding its quantification. In this sense Rivero (1999), points out that the absorption of heavy metals by the plant will be affected by the capacity of absorption of the biosolid used; for example, the presence of organic matter and iron oxides are very stable compunds and have high metal adsorption power; hence the organic fraction of the sludge can protect it so it can be absorbed, this explains the low amounts of chromium present in vetiver leaves. Likewise, competition between sludge-metal bonds and chromium absorption by the plant increase when the initial amounts of sludge are applied to the soil; for most cases the adsorption sites of biosolids, dominant over the soil adsorption sites, and on the other hand, metal absorption by the plant does not increase in response to the biosolid; it is therefore expected that larger amounts of biosolids do not imply a greater degree of absorption of heavy metals by the plant.

Estos resultados pueden ser explicados por qué parte del cromo pudo ser fuertemente fijado en la materia orgánica del abono, lo cual impidió su absorción por parte de la planta. Por

Adicionally, pH, CIC, and the redox potential can regulate the absorption of heavy metals. For example, pH is very important, since the absorption of heavy metals is low when


lo tanto, la disminución del cromo extraído no puede ser atribuida a una mayor absorción por parte del vetiver, sino que parte del mismo quedo fuertemente ligado a la materia orgánica presente en el lodo, lo cual impidió su cuantificación. En este sentido Rivero (1999), señala que la absorción de los metales pesados por la planta va ser afectado por la capacidad de absorción del biosolido empleado; por ejemplo, la presencia de materia orgánica y óxidos de hierro, son compuestos muy estables y exhiben una alto poder de adsorción con el metal; por lo tanto, la fracción orgánica del lodo, puede proveer una protección a éste para que sea absorbido, de allí se explica las bajas cantidades de cromo presente en la hojas de vetiver.

Por otro lado, se ha determinado que la competencia entre los enlaces lodo-metal y la absorción del cromo por la planta, se incrementa cuando las cantidades iniciales del lodo son aplicadas al suelo, para la mayoría de los casos los sitios de adsorción del biosolidos dominante sobre los sitios de absorción del suelo, por otro lado la absorción de metales por parte de la planta, no se incrementa en respuesta a la aplicación del biosolido; por lo tanto, es de esperar que mayores cantidades de biosolidos no implican una mayor tasa de absorción de los metales pesados por la planta.

Adicionalmente, el pH, CIC, y el potencial redox pueden regular la absorción de metales pesados. Por ejemplo, el pH es muy importante ya que la absorción de metales pesados es baja cuando el pH esta cerca de 6.5 a 7, en este caso el valor reportado para el lodo analizado fue de 7.9; esta reducción es debida a que un incremento en el pH causa la precipitación de los hidróxidos insolubles, carbonatos y complejos orgánicos. La capacidad de intercambio catiónico, está relacionada directamente con la capacidad del absorción de los metales, valores altos de CIC, indican mayores sitios de intercambio, el cual mantendrán retenido el metal, sin que el mismo pueda ser absorbido por las plantas (Pang et al., 2003).

Absorción de cromo por la planta, 45 días después de la siembra

Los resultados muestran un incremento significativo en el porcentaje de cromo absorbido por la planta, en relación a lo reportado para el día 15, con valores de 1 697.25 mg kg-1 en el tratamiento donde se sembró vetiver + lodo + abono y 1 542.85 mg kg-1 para el tratamiento con vetiver + lodo, esto significa un incremento considerable en el porcentaje de absorción, el cual se ubicaba en 3%, para el tratamiento lodo + vetiver, lográndose incrementar a 9.02%, mientras que en el tratamiento de lodo + abono + vetiver, este incremento fue de 1.1 a 9.9%.

the pH is near 6.5 or 7, in which case the value reported for sludge was 7.9; this was due to an increase in pH causing the precipitation of insoluble hydroxides, carbonates and organic complexes. The capacity of cationic exchange is directly related to the capacity of absorption of metals. High CIC values indicate more sites of exchange, which they will keep by retaining the metal, without it being absorbed by the plants (Pang et al., 2003).

Absorption of chromium by the plant, 45 days after sowing

Results show a significant increase in the percentage of chromium absorbed by the plant since day 15, with values of 1 697.25 mg kg-1 in the treatment with vetiver + sludge + fertilizer, and 1 542.85 mg kg-1 for the treatment with vetiver + sludge, a considerable increase in the percentage of absorption, which was 3%, for the treatment with sludge + vetiver, and was increased by 9.02%, while in the sludge + fertilizer + vetiver treatment, this increase was of 1.1 to 9.9%.

The increase in the absorption rate of chromium after day 30 could be due to greater plant development; after this moment, improvement in the physical environment for the growth of vetiver and due to the mineralization of the nutrients in the organic matter, since the latter mineralizes slowly, due to the high C/N relation, and to the vegetative development of vetiver in the first 15 days was affected by high salinity, which dropped considerably when fertilizer was mixed with sludge.

Chromium absorption in conformity with the plant organ

In Figure 3, different letters show significant differences in treatments, taking into account that the highest amount of chromium in the root was found in the treatment with sludge + fertilizer + vetiver, with a chromium value of 546.7 mg kg-1 in comparison to the 474.18 mg kg-1 in the treatment with sludge only. Results were similar to those reported by McBride (1994), who found that the concentration of heavy metals in roots increased when the concentration of heavy metals was greater, and those 120 days after sowing, the amount of heavy metals in roots was higher than in the stem.

On the contrary, chromium concentration in the stem in Figure 3 shows that the most chromium found was in the treatment with sludge + fertilizer + vetiver, with an


El incrementó en la tasa de absorción de cromo por vetiver después del día 30, pudo deberse a un mayor desarrollo vegetativo de la planta, a partir de este momento el mejoramiento en las condiciones del medio físico para el desarrollo del vetiver y por la mineralización de los nutrientes que están en la materia orgánica, dado que esta es de lenta mineralización, debido a la alta relación C/N y que los primeros 15 días el desarrollo vegetativo del vetiver fue afectado por los altos valores de salinidad, los cuales se redujeron considerablemente cuando se mezclo el abono con el lodo.

Absorción de cromo en función del órgano de la planta

Los resultados presentados en la Figura 3, las letras distintas muestran diferencias significativas entre los tratamientos, notándose que la mayor cantidad de cromo a nivel de la raíz fue encontrada en el tratamiento donde se combinó el lodo + abono + vetiver, con un valor de 546.7 mg kg-1 de cromo en comparación al reportado en el tratamiento con lodo sólo, el cual presentó un valor de 474.18 mg kg-1 de cromo. Los resultados fueron similares a los reportados por McBride (1994), quien encontró que la concentración de metales pesados en las raíces, se incrementó cuando la cantidad de metales pesados fue mayor, encontrándose que a los 120 días después de la siembra, la cantidad de metales pesados en las raíces fue mayor que en el tallo.

amount of chromium of 338.65 mg kg-1, in comparison to the treatment with sludge + vetiver, which had 224.83 mg kg-1 of chromium.

Some authors have stated that the root is the main entry for heavy metals into the plant. In this sense, Reyna et al. (2009) indicate that chromium, regardless of its oxidation state in the solution (III) or (VI), is stored in larger proportions in the root, reaching concentrations of over 3 000 mg kg-1 (dry base). The accumulation in the root accounts for an average of 90% of the total, while the remaining 10% is distributed in the stem and leaves.

The higher concentration of chromium in the root is due to the diffusion in the medium, by means of a massive flow and cationic exchange. Roots have negative charges in their cells, due mostly to the presence of carboxyl groups from peptic acid. The negative charges of the rhizodermis cells interact with the positive charges of the heavy metals present in the soil. It has been recently proven that part of the flow of heavy metals can remain in the cell wall, due to the structures of lignin and cellulose (Navarro-Aviño et al., 2007).

On the other hand, Mbila et al. (2003), pointed out that the exudates or organic compounds released by the roots, with both low and high molecular weights, can

Figura 3. Concentración de cromo en raíz y tallo de la planta a 120 días después de la siembra.Figure 3. Concentration of chromium in the roots and stem of the plant 120 days after sowing.

1 200

1 000

800

600

400

200

0T3 T2 Tratamientos

Cro

mo

(mg

kg-1)

Raíz

Tallo

b

a

a

a

Por el contrario, la concentración de cromo a nivel del tallo en la Figura 3, muestran que la mayor cantidad de cromo fue encontrada en el tratamiento donde se aplicó el lodo +

contribute to eliminating heavy metals. Those with low molecular weights are released in favor of the concentration gradient, and the ones with high molecular


abono + vetiver con un valor de 338.65 mg kg-1 de cromo, en comparación al reportado en el tratamiento con lodo + vetiver, el cual presento un valor de 224.83 mg kg-1 de cromo.

Algunos autores han reportado que la raíz constituye el tejido de entrada principal de metales pesados en la planta. En tal sentido Reyna et al. (2009) señalan que el cromo, independientemente de su estado de oxidación en la solución (III) o (VI), se almacena en mayor proporción en la raíz, alcanzando concentraciones superiores a los 3 000 mg kg-1 (base seca) en esta zona. La acumulación en la raíz representa en promedio 90% del total, mientras que 10% restante se distribuye entre el tallo y las hojas.

La mayor concentración de cromo en la raíz se debe al proceso de difusión en el medio, mediante un flujo masivo y por intercambio catiónico. La raíz posee cargas negativas en sus células, debido en gran medida a la presencia de grupos carboxilo del ácido péptico. Las cargas negativas de las células rizodermis interaccionan con las cargas positivas de los metales pesados presentes en el suelo, se ha demostrado recientemente que parte del flujo de metales pesados pueden quedar retenido en la pared celular por la estructura de lignina y celulosa (Navarro-Aviñó et al., 2007).

Por otro lado, Mbila et al. (2003), señalaron que los exudados o compuestos orgánicos liberados por la raíces de la planta, tanto de bajo y alto peso molecular, pueden contribuir a la eliminación de metales pesados. Los de bajo peso molecular se liberan a favor del gradiente de concentración, y los de alto peso molecular se liberan por mecanismos de transporte activo o lisis celular. Los exudados facilitan la disponibilidad de los metales. Por ejemplo, se ha observado que los exudados favorecen la absorción de Fe en suelos deficientes en el mismo. La exudación de mucílagos que forman una capa externa a la raíz (mucigel), también favorece la complejidad de metales pesados.

Este experimento demuestra que a pesar de la cantidad de cromo absorbida tanto a nivel de tallo como de raíz es baja, en relación a las cantidades iniciales presentes en el lodo, lo cual imposibilita su uso dado que los mismos superan los umbrales máximos permitidos. La cantidad absorbida está muy por encima de los valores reportados mundialmente en distintos ensayos (Cuadro 4), lo que permite vislumbrar un uso promisorio del vetiver como planta fitorremediadora, dada la capacidad de acumular metales pesados y su adaptación a condiciones extremas (Rodríguez et al., 2001).

weight are released by active transport mechanisms, or cell lysis. The exudates contribute to metal availability. For example, exudates have been noticed to help Fe absorption in soils that lack it. The exudation of mucilage that form a layer outside the root (mucigel), also favors the complexity of heavy metals.

This experiment shows that despite the amount of chromium absorbed notch in the stem and the root is low, in relation to the initial amounts present in sludge, which makes its use impossible given that they surpass the maximum thresholds permitted. The absorbed amount is very much above the values reported worldwide in different tests (Table 4), which helps to view a promising use of vetiver as a phythoremediating plant, given its capacity to accumulate heavy metals and its adaptation to extreme conditions (Rodríguez et al., 2001).

Authors such as Xia et al. (2000); Troung and Baker (1998); Troung et al. (2000), have proven the advantages of vetiver for the recovery of areas polluted by heavy metals given to this plant’s power of hyperaccumulation, such as tolerance to heavy metals, which are due to physiological mechanisms of the vetiver that helps complexity these heavy metals through the rhizodermis. Likewise, this plant has several competitive advantages over other hyperaccumulating plants, for instance, tolerance to extreme weather conditions and adaptation to salty and extremely acid soils, helping the plant remain unaffected by edaphoclimatic conditions, and are used unrestrictedly in different geographic areas.

CONCLUSIONS

The treatment with sludge + fertilizer in a 1:1 proportion, was the most efficient in chromium removal by vetiver plants, given that when physical conditions improve, they provide nutrients and reduce salinity, enhancing plant growth and therefore chromium absorption.

Despite chromium removal in sludge being considered low in relation to initial values (9%), it widely surpasses the values reported in literature that indicate that vetiver is not enough for its removal.

Chromium absorption in the sludge + vetiver treatment was higher in the stem, while in the case that also included fertilizer, it was concentrated in the rhizosphere.


Autores como Xia et al. (2000); Troung y Baker (1998); Troung et al. (2000), han demostrado las ventajas del vetiver para la recuperación de áreas contaminadas con metales pesados, dado al poder hiperacumulador que tiene esta planta, como la tolerancia a los metales pesados, los cuales se deben a mecanismos fisiológicos del vetiver que permite acomplejar estos metales pesados a nivel de la rizósfera. Asimismo, esta planta presenta ventajas competitivas con respecto a otras plantas hiperacumuladoras como son: tolerancia a condiciones climáticas extremas y adaptación tanto a condiciones de suelo de extrema acidez como suelos salinos, lo cual permite que la planta no sea afectada por las condiciones edafoclimáticas y pueda ser empleada sin restricciones en diferentes áreas geográficas.

CONCLUSIONES

El tratamiento donde se aplico el lodo + abono en proporción 1:1, fue el más eficiente en la remoción del cromo por la planta de vetiver, dado que al mejorarse las condiciones físicas, aportan nutrientes y disminuye los valores de salinidad que favorecen el desarrollo de la planta y por ello la absorción del cromo.

La remoción del cromo en el lodo a pesar de ser considerada baja en relación a los valores iniciales (9%), esta supera ampliamente los valores reportados en la literatura, que señalan que el vetiver no es eficiente en la remoción de éste.

La absorción de cromo en el tratamiento de lodo + vetiver fue mayor a nivel del tallo, mientras que en el caso donde se adiciono abono, la misma se concentró a nivel de la rizósfera.

A pesar de la reducción en los valores de cromo, los tratamientos estudiados aún superan ampliamente los niveles de cromo permitidos en lodos residuales; lo cual implica, su inviabilidad para ser empleados como abonos en sistemas agrícolas.

Despite the fall in chromium values, the treatments studied still surpass widely the chromium levels permitted in residuals sludge, which implies its inviability for use as fertilizers in agricultural systems.

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Concentración de cromo en el suelo

(mg kg-1)

Absorción parte aérea

(mg kg-1)

Absorción en raíces

(mg kg-1)

Absorbido en raíces(%)

Absorbido parte aérea(%)

Umbrales en suelo

(mg kg-1)50 4 400 1 1 200-600200 5 1 170 <1 <1 sd600 18 1 650 <1 <1 sd

Cuadro 4. Valores promedio de absorción de vetiver y umbrales de acumulación de cromo para el crecimiento de la planta. Table 4. Average values of vetiver absorption and chromium accumulation thresholds for plant growth.

sd= sin dato.



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OBTENCIÓN DE PLANTAS HAPLOIDES EN CHILE MIAHUATECO(Capsicum annuum L.)*

OBTAINING HAPLOID PLANTS FROM MIAHUATECO CHILI PEPPER(Capsicum annuum L.)

Marcelina Vélez Torres1, Alejandrina Robledo Paz2§, Tarsicio Corona Torres1, Víctor Heber Aguilar Rincón1, Porfirio Ramírez Vallejo1 y Javier Suárez Espinosa3

1Posgrado en Genética. Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco, km 36.5. Montecillo, Texcoco, Estado de México. C. P. 56230. Fax. 01 595 9520262. ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]). 2Posgrado en Semillas. Colegio de Postgraduados. Fax. 01 595 9520262. 3Posgrado en Estadística. Colegio de Postgraduados. Fax. 01 595 9520262. ([email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected].

RESUMEN

La regeneración de plantas haploides, es una herramienta importante en los programas de mejoramiento y estudios genéticos, ya que permite obtener líneas puras más rápido que los métodos convencionales a través de la duplicación de plantas haploides. El objetivo de este trabajo fue establecer una metodología que permita la regeneración de plantas haploides de chile tipo miahuateco (Capsicum annuum L.). Las anteras se cultivaron en los medios basales de Murashige y Skoog (1962); Chu et al. (1975), suplementados con 6-furfurilaminopurina (0.1-1 mg L-1), ácido naftalenacético (0.1 mg L-1), ácido indolacético (1 mg L-1) y ácido 2-4 diclorofenoxiacético (1 mg L-1). La embriogénesis se indujo hasta en 2.23% de anteras cuando se cultivaron en una combinación de 6-furfurilaminopurina con 2-4, diclorofenoxiacético (1 mg L-1 de ambos) o de ácido indolacético con 6-furfurilaminopurina (0.1 mg L-1 de ambos). El análisis cromosómicos de las plantas regeneradas mostró que eran haploides con número cromósomico 2n= x= 12.

Palabras clave: Capsicum annuum, anteras, embriogénesis somática, haploides.

ABSTRACT

Haploid plant regeneration is an important tool in breeding programs and genetics studies, since it helps obtainpure lines faster than conventional methods by the duplication of haploid plants. The aim of this study was to es tabl ish a methodology to regenerate haploid Miahuateco chili pepper plants (Capsicum annuum L.). Anthers were grown on Murashige and Skoog (1962); Chu et al. (1975) basal media, supplemented with 6-furfurylaminopurine (0.1-1 mg L-1), naphthaleneacetic acid (0.1 mg L-1), indolacetic acid (1 mg L-1), and 2-4 dichlorophenoxyacetic acid (1 mg L-1). Embryogenesis was induced in 2.23% of anthers grown in a combination of 6-furfurylaminopurine with 2-4 dichlorophenoxyacetic ac id (1 mg L -1, o f each) , or indolace t ic ac id with 6-furfurylaminopurine (0.1 mg L-1 of each). Chromosome analysis of regenerated plants showedthat they were haploids with a chromosome number of 2n= x= 12.

Key words: Capsicum annuum, anthers, haploids, somatic embryogenesis.

* Recibido: agosto de 2009


Marcelina Vélez Torres et al.190 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

INTRODUCCIÓN

La obtención de líneas puras u homocigotas puede requerir al menos seis ciclos de autofecundación usando las técnicas convencionales (Polci et al., 2004). El empleo de herramientas como la producción in vitro de haploides y doble haploides, permite obtener líneas homocigotas hasta en una generación, reduciendo tiempo y costo de producción de estas líneas (González y Jouve, 2003; Polci et al., 2004; Maraschin et al., 2005). Además, la regeneración de plantas haploides tiene aplicación en estudios citogenéticos y genómicos (Jauhar, 1993; Aleza et al., 2003), para la construcción de mapas genéticos (Oliver et al., 2000) y en la evaluación de diversidad genética (Maraschin et al., 2005). En varias especies hortícolas se han regenerado plantas completas a partir del gametofito masculino (granos de polen) con un número haploide de cromosomas el cual se diploidiza para generar líneas puras doble haploides (Dolcet-Sanjuan y Clavería, 2003).

En Capsicum annuum L. el método más empleado para la obtención de haploides es el cultivo in vitro de anteras; se han desarrollado varios protocolos para la inducción de embriogénesis a partir de microsporas y la regeneración de plantas haploides en diferentes variedades (Dolcet-Sanjuan et al., 1997; Bárany et al., 2001; Kim y Jang, 2001; Kim et al., 2004; Supena et al., 2006); no obstante, no se conocen reportes sobre la generación de haploides de genotipos de chile cultivados en México.

Entre los tipos de chile más importantes en nuestro país se encuentran los denominados anchos, y dentro de éstos sobresalen los subtipos mulato, ancho y miahuateco (Laborde y Pozo, 1982). El chile miahuateco difiere de los otros por la ausencia de cajete y por tener un fruto más delgado, además es apreciado en la región comprendida entre los Municipios de Tehuacán y Tecamachalco del estado de Puebla, por sus características culinarias. Este tipo de chile es susceptible a la incidencia de enfermedades presentes en el suelo y han reducido el área de producción. También, su cultivo mezclado con otros tipos de chile como ancho y copi, ha ido ocasionando la pérdida de su identidad morfológica (Aguilar et al., 2006).

En el Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas (CP) se tienen varias recolectas de chile miahuateco, algunas de las cuales han mostrado resistencia a Phytophthora capsici (Morán, 2008), pudiendo utilizarse como fuente de variación en programas de mejoramiento genético. Una forma de estudiar la herencia de estos caracteres en menor tiempo es con la formación de líneas homocigotas mediante la

INTRODUCTION

Obtaining pure or homozygotic lines may require at least six cycles of self-fertilization using conventional techniques (Polci et al., 2004). The use of tools such as the production in vitro of haploids and double haploids, helps obtain homozygotic lines up to one generation, reducing production costs and time on these lines (González and Jouve, 2003; Polci et al., 2004; Maraschin et al., 2005). Also, the regeneration of haploid plants is applicable in cytogenetic and genomic studies (Jauhar, 1993; Aleza et al., 2003), for the creation of genetic maps (Oliver et al., 2000) and in the evaluation of genetic diversity (Maraschin et al., 2005). Entire plants have been regenerated in several horticultural species from the male gametophyte (pollen grains) with a haploid number of chromosomes which is diploidized to create double haploid pure lines (Dolcet-Sanjuan and Clavería, 2003).

In Capsicum annuum L.,the most commonly used method for obtaining haploids is the plantation in vitro of anthers; several protocols have been developed to induce embryogenesis from spores and the regeneration of haploid plants in different varieties (Dolcet-Sanjuan et al., 1997; Bárány et al., 2001; Kim and Jang, 2001; Kim et al., 2004; Supena et al., 2006); however, there are no known reports on the generation of haploids of genotypes of chili pepper planted in Mexico.

One of the most important types of chilies in Mexico is called wide, and in these, the most outstanding are the subtypes mulato, wide and miahuateco (Laborde and Pozo, 1982). The miahuateco chili differs from the rest by not having a cajete and having a narrower fruit; it is also valued highly in the area between the municipalities of Tehuacán and Tecamachalco, Puebla State of for its culinary features. This type of chili is susceptible to the incidence of diseases in the soil that have reduced the area of production. Also, its plantation, combined with other types of chilies, such as wide and copi, has caused the loss of its morphological identity (Aguilar et al., 2006).

In the Colegio de Postgraduados in Agricultural Science (CP) there are several miahuateco chili collections, some of which have proven to be resistant to Phytophthora capsici (Morán, 2008), and can be used as a source of variation in genetic breeding programs. One way to study the characteristics in less time is with the formation

Obtención de plantas haploides en chile miahuateco (Capsicum annuum L.) 191

producción de plantas haploides y su posterior duplicación. Por lo tanto, el objetivo de la presente investigación fue establecer una metodología para generar haploides de chile miahuateco a partir del cultivo de anteras.


Material vegetal

Se emplearon las accesiones CP631, CP633, CP634 y CP643 provenientes de los Municipios de Tepanco de López y Tlacotepec, Puebla, proporcionadas por el proyecto: Los recursos genéticos del chile (Capsicum spp.) en México: estudio, conservación y utilización; financiado por el Sistema Nacional de Recursos Fitogenéticos para la Alimentación y la Agricultura (SINAREFI). Dichas accesiones se encuentran resguardadas en el banco de germoplasma de chile del CP, ubicado en el Campus Montecillo, Texcoco, Estado de México (Cuadro 1).

of homozygous lines by producing haploid plants and then duplicating them. Therefore, the aim of this work was to determine a methodology to generate miahuateco chili haploids from the plantation of anthers.

MATERIALS AND METHODS Plant material

Accessions CP631, CP633, CP634 and CP643 were used, from the municipalities of Tepanco de López and Tlacotepec, Puebla, provided by the project: The genetic resources of chili pepper (Capsicum spp.) in Mexico: study, conservation and use; financed by the National Pythogenetic Resource System for Food and Agriculture (SINAREFI). The accessions are kept in the chili germplasm bank in the CP, Campus Montecillo, Texcoco, Mexico State (Table 1).

To obtain anthers for their production in vitro, 15 plants of each chili accession were grown in the CP greenhouses, located on the Mexico City-Texcoco road, km 36.5, Montecillo, Texcoco, State of Mexico; at an altitude of 2 250 m, latitude north 19° 29’ and longitude west 98° 53’, with average high and low temperatures of 25 and 12 oC respectively. Production in vitro of anthers

All the media used for the plantation of anthers contained salts and vitamins from the Murashige and Skoog (MS) medium (1962), except for A2 which was composed of the salts of medium N6 by Chu et al. (1975) and of the vitamins of the MS (Table 2). The pH of the media was set to 5.7 ± 0.1 and they were sterilized for 15 min in an autoclave at 1.05 kg cm-2.

Municipio Localidad Accesión Latitud norte

Longitud oeste

Altitud (m)

Año de colecta

Tepanco de López Paraje Cruz Verde CP631 18°34’43” 97°33’48.9” 1 836 2004” El Cuatillo CP633 18°34’25.1” 97°33’37.4” 1 817 2004” Rancho Tecajete CP634 18°35’26.5” 97°29’49.6” 1 800 2004

Tlacotepec El Zapote CP643 18°39’51.7” 97°40’9.1” 1 912 2004

Cuadro 1. Localidades de colecta de las accesiones de chile miahuateco, en el estado de Puebla. Table 1. Locations of collection of miahuateco chili accessions in the state of Puebla.

Con la finalidad de obtener anteras para su establecimiento in vitro, 15 plantas de cada una de las accesiones de chile crecieron en los invernaderos del CP, ubicado en la carretera México-Texcoco, km 36.5, Montecillo, Texcoco, Estado de México; situado a una altitud de 2 250 m, latitud norte 19° 29’ y longitud oeste 98° 53’, con temperaturas promedio máximas y mínimas de 25 y 12 oC respectivamente.

Establecimiento in vitro de anteras

Todos los medios empleados para el cultivo de anteras contenían sales y vitaminas del medio de Murashige y Skoog (MS) (1962), con excepción del medio A2 que se componía de las sales del medio N6 de Chu et al. (1975) y de las vitaminas del MS (Cuadro 2). El pH de los medios se ajustó a 5.7 ± 0.1 y éstos se esterilizaron 15 min en autoclave a 1.05 kg cm-2.


Disinfestations and plantation

The anthers used for the plantation in vitro were taken from flower buds, 3 mm in diameter, since in the cytological study carried out previously; the largest number of cells in the tetrad phase (uninucleate) was found in buds this size. The anthers were disinfested with ethanol at 96% (v/v) for 2 min, followed by 10 min in a 1.8% active ingredient sodium hypochlorite solution.

Anthers were planted in two ways. In one of them, they were placed intact on the culture medium and in the other they were cut longitudinally down the middle. Induction of somatic embryogenesis

The anthers of all four accessions were planted as explants en in 50 mL flasks with 10 mL of the media A1, A2, A3, A4 and A5 (Table 2). These were kept in the dark at 26 ± 2 °C for five weeks to induce the formation of embryogenic callus. No anthers were planted from accessions CP634 or CP643 in medium A5.

Development of the somatic embryos

In order to promote the differentiation and germination of the somatic embryos formed in the anthers that remained in the induction media for five weeks, the anthers were moved to flasks with 10 mL of MD1 medium, in which they grew for two weeks in the dark and another two in a photoperiod of 16 hours of light (cold fluorescent white light, with an intensity of 25 µmol m-2 s-1).

Medio de cultivo

Sacarosa(g L-1)

Reguladores de crecimiento (mg L-1)

Aminoácidos(mg L-1)

Agar(g L-1)

Suplementos

A1 60 Cinetina (1) y 2,4-D (1) sd 7 Agua de coco (20%)A2 60 2,4-D (2) sd 8 sdA3 60 AIA (1) y cinetina (2) Cisteína (50) 7 AA (200 mg L-1)A4 60 Cinetina (1) y 2,4-D (0.5) sd 7 Agua de coco (20%)A5 60 ANA (0.1) y cinetina (0.1) sd sd Agua de coco (20%)

MD1 30 sd sd 7 sdMD2 30 AG3 (1) sd 7 sdMM 30 BA (4); y AIA (0.3) sd 7 sdME 30 AIB (1) sd 7 sd

Cuadro 2. Composición de los medios usados en el cultivo de anteras, de cuatro accesiones de chile miahuateco.Table 2. Composition of the media used in the plantation of anthers, from four miahuateco chili accessions.

BA= benciladenina; ANA= ácido naftalenacético; AIA= ácido indolacético; AG3= ácido giberélico; Cinetina= 6-furfurilaminopurina; 2, 4-D= ácido 2,4-diclorofenoxiagcético; AIB= ácido indolbutírico; AA= ácido ascórbico; sd= sin dato.

Desinfestación y siembra

Las anteras utilizadas para el cultivo in vitro se obtuvieron de botones florales de 3 mm de diámetro, dado que en el estudio citológico que se llevó a cabo previamente, el mayor número de células en la fase de tétrada (uninucleadas) se presentaron en botones de este tamaño. La desinfestación de las anteras se realizó con etanol al 96% (v/v) durante 2 min, seguido de 10 min en una solución de hipoclorito de sodio al 1.8% de ingrediente activo.

Las anteras se sembraron de dos maneras, en una de ellas se colocaron intactas sobre el medio de cultivo y en la otra se les hizo una incisión longitudinal en la parte media.

Inducción de la embriogénesis somática

Las anteras de las cuatro accesiones se cultivaron como explantes en frascos de 50 mL de capacidad con 10 mL de los medios A1, A2, A3, A4 y A5 (Cuadro 2). Estas se mantuvieron en obscuridad a 26 ± 2 °C durante cinco semanas para inducir la formación de callo embriogénico. No se cultivaron anteras de las accesiones CP634 y CP643 en el medio A5.

Desarrollo de los embriones somáticos

Para promover la diferenciación y germinación de los embriones somáticos formados en las anteras que permanecieron durante cinco semanas en los medios de inducción, éstas se transfirieron a frascos con 10 mL de medio MD1, en el que se cultivaron por dos semanas en oscuridad y dos semanas en un fotoperiodo de 16 horas de luz (lámparas


de luz blanca fría fluorescente, con intensidad lumínica de 25 µmol m-2 s-1). Las plántulas obtenidas en el medio MD1 se transfirieron a un medio MD2 en condiciones de luz para continuar su desarrollo (Cuadro 2).

Multiplicación de plantas haploides

Los ápices de vástago de las plantas haploides obtenidas a partir de las anteras, se cultivaron durante cuatro semanas en el medio MM (Robledo-Paz y Carrillo-Castañeda, 2004). Los brotes adventicios regenerados en el medio MM se transfirieron al medio MD2 por cuatro semanas para promover su crecimiento; posteriormente; éstos se individualizaron y se colocaron en el medio ME durante dos semanas para promover la formación del sistema radical (Cuadro 2).

Análisis cromosómico

Para observar cromosomas mitóticos, se colocaron los ápices radicales de las plantas regeneradas a partir de anteras en una solución acuosa de colchicina (0.05%) (p/v) por 3.5 h, a temperatura ambiente y en oscuridad. Después, los ápices se transfirieron al fijador Farmer 3:1 (etanol: ácido acético) (v/v) por 12 h; se hidrolizaron 10 min en HCl 1 N a 60 °C y se tiñeron con una solución de Feulgen, preparada de acuerdo a García (1990) a 60 °C por 5 min. Los ápices coloreados se maceraron en solución enzimática (pectinasa 2%, celulasa 5% y buffer citrato, pH 4.5) y después, se llevó a cabo el aplastado de los mismos sobre portaobjetos agregando una gota de orceína propiónica al 2% para luego cubrirlos con cubreobjetos. El conteo y toma de fotografías de los cromosomas se hizo utilizando un microscopio óptico Karl Zeiss modelo 4700801-9099.

Duplicación cromosómica

Las plantas haploides regeneradas se extrajeron del medio de cultivo, se lavaron las raíces con agua corriente para eliminar residuos del mismo y se sumergieron hasta el cuello de la raíz en una solución acuosa de colchicina al (0.05%) (p/v) durante 6 h, a temperatura ambiente.

Transferencia al suelo

Después del tratamiento con colchicina, las plantas se colocaron en macetas con una mezcla de agrolita y tierra de monte (1:1) y se cubrieron con bolsas de plástico transparente con dos perforaciones en los extremos para evitar deshidratación. Después de siete días se retiraron las bolsas y las plantas se llevaron al invernadero para continuar su crecimiento;

The plantlets obtained in medium MD1 were moved to a medium MD2 under the light to continue their growth (Table 2).

Multiplication of haploid plants

The shoot tips of the haploid plants obtained from the anthers were cultivates for four weeks in the medium MM (Robledo-Paz and Carrillo-Castañeda, 2004). The sprouts regenerated in the medium MM were moved to medium MD2 for four weeks to promote their growth. They were later separated and placed in the medium ME for two weeks to promote the formation of the radical system (Table 2).

Chromosomal analysis

To observe mitotic chromosomes, the root tips of plants regenerated from anthers were placed in an aqueous solution of colchicine (0.05%) (p/v) for 3.5 h, at room temperature and in the dark. The apices were then transferred to the Farmer 3:1 fixer (ethanol: acetic acid) (v/v) for 12 h; they were hydrolyzed for 10 min in HCl 1 N at 60 °C and tinted with Feulgen solution, prepared according to García (1990) at 60 °C for 5 min. The colored apices were se soaked in an enzyme solution (pectinase 2%, celulase 5% and citrate buffer, pH 4.5), curshed with a drop of propionic orcein at 2% and finally covered with a slide. The chromosome count and photography was carried out using a Karl Zeiss 4700801-9099 optical microscope.

Chromosomal duplication The regenerated haploid plants were taken from the growth medium; their roots were washed with tap water to eliminate medium remains and submerged to the neck in an aqueous colchicine solution at (0.05%) (p/v) for 6 h, at room temperature.

Transfer to soil

After the treatment with colchicine, plants were placed in pots with a mixture of agrolita and soil (1:1) and covered with transparent plastic bags with two holes in theends, to avoid dehydration. The bags were removed after sevan days and the plants were taken to the greenhouse to continue their growth, during which they were irrigated with normal water as required


durante este tiempo se aplicaron riegos con agua normal de acuerdo al requerimiento de las plantas y a cada una se le agregó 200 ml de fertilizante triple 17 (1 g L-1) (Pelícano, Disagro®, México) cada 15 días.

Diseño experimental y análisis estadístico

Se utilizó el diseño experimental completamente al azar, en el que la unidad experimental consistió de un frasco con una antera, teniendo un número variable de repeticiones por tratamiento. Las variables evaluadas fueron el número de explantes que formaron callo y el número de explantes que diferenciaron embriones.

Los resultados en el presente trabajo consistieron en la presencia o ausencia tanto de callos como de embriones, el análisis de la primera variable se llevó a cabo mediante la metodología de regresión logística, usando el paquete estadístico SAS versión 8.1 con el procedimiento PROC LOGIST con contraste. La comparación del efecto entre los factores (medios de cultivo y accesiones) se hizo mediante contrastes haciendo el ajuste de Bonferroni.

En el caso de la variable formación de embriones, se utilizó la prueba exacta de Fisher para la comparación de dos proporciones independientes, usando el procedimiento PROC FREQ, además de hacer el ajuste de Bonferroni, de la misma forma que en la variable formación de callo, se utilizó para declarar diferencias significativas entre medios y colectas.


Cultivo de anteras

La metodología empleada para la desinfestación de las anteras permitió obtener 100% de éstas libres de contaminación. Sembrar las anteras intactas dio los mejores resultados en cuanto a la formación de callo, ya que cuando se les practicó la incisión longitudinal, estas se oxidaron tornándose cafés y aunque produjeron callo, este fue muy pequeño y de corta duración.

Lo anterior indica que la integridad de la antera es importante para la respuesta morfogenética, tal como lo observaron Pacheco-Sánchez et al. (2003) en anteras de Solanum iopetalum. En Lilium, Clément y Audran (1995) encontraron que las capas de la pared de la antera actúan como un amortiguador fisiológico al almacenar nutrimentos en granos de almidón, lo que permite al grano de polen germinar.

and 200 ml of triple fertilizer 17 (1 g L-1) (Pelícano, Disagro®, México) was added to each one every 15 days.

Experimental design and statistical analysis

A randomized experimental design was used, in which the experimental unit consisted of a flask with an anther, with a variable number of repetitions per treatment. The variables evaluated were the number of explants that formed a callus and the number of explants that differentiated embryos.

The results in this work were the presence or absence of calluses or embryos; the analysis of the first variable was performed with the logistic regression methodology, using the SAS statistical package, version 8.1, with the procedure PROC LOGIST with contrast. The comparison of the effect between factors (crop medium and accessions) was carried out using by contrasts using the Bonferroni adjustment.

In the variable formation of embryos, Fisher’s exact test was used for the comparison of two independent proportions, using the procedure PROC FREQ, apart from making the Bonferroni adjustment, in the same way in which, in the variable callus formation, it was used to declare significant differences between medium and collections.


Plantation of anthers

The method used to disinfest anthers helped clean them 100% pollutant-free. Planting anthers intact gave the best results in terms of callus formation, because when they were cut longitudinally, they oxidized, turning brown, and although they produced a callus, it was small and its duration were short.

The above indicates that the integrity of the anther is important to the morphogenetic response, as observed by Pacheco-Sánchez et al. (2003) in Solanum iopetalum antherse. In Lilium, Clément and Audran (1995) found that the anther wall layers act as a physiological shock absorber, since it stores nutrients in starch grains, which helps the pollen grains germinate.


Con respecto a la proporción de anteras que formaron callo, las accesiones CP631 y CP633 mostraron los valores más altos (Figura 1). Por otro lado, de los medios de cultivo probados, los que indujeron el mayor porcentaje de anteras con callo fueron el A1, A2 y A4 (Figura 2).

Regarding the proportion of anthers that formed a callus, accessions CP631 and CP633 displayed the highest values (Figure 1). On the other hand, out of the crops medium tested, the ones that induced the greatest percentage of anthers with calluses were A1, A2 and A4 (Figure 2).

Figura 1. Diferencias estadísticas entre las proporciones de anteras que formaron callo, en cuatro accesiones de chile miahuateco (Bonferroni, p<0.05/4= 0.0125). Líneas verticales sobre las barras indican el error estándar.Figure 1. Statistical differences between the proportions of anthers that formed calluses in four accessions of miahuateco chili peppers (Bonferroni, p<0.05/4= 0.0125).

0.35 0.3

0.25

0.2

0.15

0.1

0.05

0 CP633 CP631 CP634 CP643

Accesiones de chile miahuateco

Prop

orci

ón d

e for

mac

ión

de ca

llo

a a

b b

Figura 2. Diferencias estadísticas entre las proporciones de anteras de chile miahuateco, que formaron callo en cinco medios de cultivo (Bonferroni, p<0.05/5= 0.01). Líneas verticales sobre las barras indican el error estándar.Figure 2. Statistical differences between the proportions of miahuateco chili anthers that formed calluses in, five culture media (Bonferroni, p<0.05/5= 0.01).

0.35 0.3

0.25

0.2

0.15

0.1

0.05

0

Prop

orci

ón d

e for

mac

ión

de ca

llo

Medios de cultivo

A4 A2 A1 A3 A5

a a a

b

b


Respecto a la variable formación de embriones de acuerdo a la prueba exacta de Fisher con ajuste de Bonferroni, no se encontraron diferencias significativas entre los cinco medios de cultivo probados, tampoco en las cuatro accesiones utilizadas. Por otro lado, sólo los tratamientos A1-CP634 y A5-CP633 formaron embriones; el A1-CP634 produjo un embrión somático por antera y el A1-CP633 dos.

Dichos embriones se convirtieron en plántulas haploides después de dos semanas de cultivarse en el medio MD1 (Cuadro 3). Solamente se presentaron diferencias a p<0.0911 en la comparación A5-CP633 (90 anteras) en relación a A2-CP643, debido a la mayor información que proporcionó el número de repeticiones (207 anteras) en este último tratamiento. De lo anterior, se podría inferir que, utilizando un mayor número de anteras sería posible encontrar diferencias significativas con respecto a los otros tratamientos.

Regarding the variable of embryo formation according to Fisher’s exact test with the Bonferroni adjustment, there were no significant differences between the five culture media tested, not the four accessions used. On the other hand, only treatments A1-CP634 and A5-CP633 formed embryos; A1-CP634 produced one somatic embryo per anther and A1-CP633 produced two.

These embryos became haploid plantlets after two weeks of being planted in the medium MD1 (Table 3). There were only differences at p<0.0911 in the comparison of A5-CP633 (90 anthers) to A2-CP643, due to the greater information provided by the number of repetitions (207 anthers) in this last treatment. From this we couldinfer that with a larger number of anthers, it would be possible to find significant differences to other treatments.

The fact that not all accessions formed embryos, even when planted in the same medium, could be due to the interaction of the genotype with the crop medium. This type of differential response has been observed by other authors (Achar, 2002; Koleva-Gudeva et al., 2007). Likewise, there were differences in the response of anthers of a same flower, since not all formed embryos, which could be due to the degree of anther development in the same bud not being homogenous, as observed by Kim et al. (2004) in the Milyang-jare chili pepper cultivar.

Regarding this, some authors have found a variation in the production of pollen in an anther, in the anthers of a bud or of different buds in the same stage. This asynchrony could also explain the low frequency of embryogenesis in the miahuateco chili anthers, because the microspores of an

Medio de cultivo Anteras sembradas (número) Anteras con embriones (%)CP631 CP633 CP634 CP643 Total CP631 CP633 CP634 CP643 Total

A1 72 73 151 59 355 0 0 0.6 0 0.6A2 60 64 143 207 474 0 0 0 0 0A3 53 56 95 70 274 0 0 0 0 0A4 69 78 96 68 311 0 0 0 0 0A5 60 90 0 0 150 0 2.2 0 0 2.2

Total 314 361 485 404 1 564 0 2.2/2* 0.6/1* 0 2.8

Cuadro 3. Formación de callo y embriones en anteras de cuatro accesiones (CP631, CP633, CP634 y CP643), de chile miahuateco cultivadas en cinco medios de cultivo. Table 3. Formation of callus and embryos in anthers of four accessions (CP631, CP633, CP634 and CP643), of miahuateco chili grown in five crop medium.

*= número promedio de plantas haploides formadas por antera.

El hecho de que no todas las accesiones hayan formado embriones aun cuando se cultivaron en un mismo medio, podría deberse a la interacción del genotipo con el medio de cultivo. Este tipo de respuesta diferencial ha sido observado por otros autores (Achar, 2002; Koleva-Gudeva et al., 2007). Asimismo, se encontraron diferencias en la respuesta de las anteras de una misma flor, pues no todas ellas formaron embriones, lo que pudo deberse a que el grado de desarrollo de las anteras del mismo botón floral no era homogéneo, tal como lo observaron Kim et al. (2004) en el cultivar Milyang-jare de chile.

Al respecto, algunos autores han encontrado variación en el desarrollo del polen de una antera, de las anteras de una yema o de anteras de diferentes yemas en la misma estadía. Dicha asincronía también podría explicar la baja frecuencia de embriogénesis en las anteras de chile miahuateco, pues al no


estar todas las microsporas de una antera sincronizadas en el mismo estado de desarrollo, posiblemente sólo algunas de ellas se encontraban en condiciones para formar embriones, o bien, pudo haber sucedido que muchos granos de polen murieron en el transcurso del cultivo in vitro, como lo observaron Kim et al. (2004) en anteras de C. annuum del cultivar Milyang-jare.

Un porcentaje de 2.4 en la regeneración de embriones fue obtenido con anteras del cultivar Slatko Luta de C. annuum por Koleva-Gudeva et al. (2007), valor cercano al encontrado en el presente trabajo en la accesión CP633 (2.23%). Por otro lado, Nowaczyk y Kisiala (2006) obtuvieron una frecuencia de androgénesis no mayor a 5% en los genotipos de C. annuum ATZ1, PO y el híbrido F1 de ambos. La baja frecuencia con la que se obtienen embriones somáticos haploides es una respuesta común en el cultivo de anteras de distintas especies; como en la mayoría de los casos este valor no excede al 0.01% (Polci et al., 2004).

Cabe señalar que aun cuando de todos los medios probados, el medio A5 tenía la concentración más baja de reguladores de crecimiento, este logró inducir la formación de embriones, al igual que el medio A1 que contenía 10 veces más cantidad de estos compuestos.

La respuesta de las anteras en medios de cultivo con una diferencia en la concentración de reguladores tan amplia concuerda con lo que postulan Fehér et al. (2003), quienes consideran que la embriogénesis somática no puede definirse como una respuesta a los reguladores aplicados exógenamente, sino más bien que son los niveles hormonales endógenos los que primordialmente determinan la respuesta de las células a los estímulos que se generan en el cultivo in vitro; asimismo, sugieren que los cambios drásticos en el ambiente celular, tal como exponer las células o los tejidos a condiciones nutrimentales u hormonales sub o supra óptimas como las que se manejan en el cultivo de anteras, generan efectos de estrés y que este puede causar la reorganización celular y cambio en el desarrollo para permitir la embriogénesis somática.

Los reguladores de crecimiento como las auxinas y citocininas, son los compuestos más involucrados en los cambios de desarrollo mediante la regulación de la división y diferenciación celular. La influencia de la aplicación de auxinas y citocininas exógenas en la embriogénesis somática ya se ha documentado por distintos autores (Dudits et al., 1991; Yeung, 1995; Sagare et al., 2000) y se corrobora con

anther synchronized in the same stage of growth, possibly only some of them were in conditions to form embryos, or many pollen grains could have died during the plantation in vitro, as observed by Kim et al. (2004) in C. annuum anthers of the Milyang-jare cultivar.

A percentage of 2.4 in the regeneration of embryos was obtained with anthers from the C. annuum Slatko Luta cultivar by Koleva-Gudeva et al. (2007), a value close to the one obtained in this work for accession CP633 (2.23%). On the other hand, Nowaczyk and Kisiala (2006) obtained a frequency of androgenesis no higher than 5% in the genotypes of C. annuum ATZ1, PO and the F1 hybrid of both. The low frequency with which haploid somatic embryos are obtained is a common response in the plantation of anthers of different species; like in most cases, this value does not surpass 0.01% (Polci et al., 2004). It is worth noting that even when, out of all the media tested, A5 had the lowest concentration of growth regulators, it managed to induce embryo formation, as well as medium A1, that contained 10 times the amount of these compounds.

The response of anthers in culture media with such a great difference in the concentration of regulators agrees with what Fehér et al. (2003) postulate when considering that somatic embryogenesis cannot be defined as a response to exogenously applied regulators, but instead, it is the endogenous hormone levels that determine cell response to stimuli produced in the plantation in vitro. Likewise, they suggest that drastic changes in the cell environment, such as exposing cells or tissues to nutrient or hormone conditions below or above the optimum, such as those in anther plantations, produce stressful effects, causing cellular reorganization and changes in development to permit somatic embryogenesis. Growth regulators such as auxins and cytokinins are the compounds with the greatest involvement in the changes in development, with the regulation of cell division and differentiation. The influence of exogenous auxins and cytokinins in somatic embryogenesis has been documented by different authors (Dudits et al., 1991; Yeung, 1995; Sagare et al., 2000), and is corroborated by the results of the present work, in which combining two auxins (2,4-D and ANA) with a cytokinin (kinetin) brought about the formation of somatic embryos.


los resultados del presente trabajo, en donde combinar dos auxinas (2,4-D y ANA) con una citocinina (cinetina) originó la formación de embriones somáticos.

Aún cuando los medios A1 y A5 indujeron la formación de embriones somáticos, el patrón de desarrollo que se observó en cada uno de ellos fue diferente; las anteras cultivadas en el medio A1 tuvieron como primera respuesta la formación de callos y fue hasta después de cuatro semanas de cultivar estos callos en el medio MD1 (nueve semanas de iniciar el cultivo) que apareció la primera planta, en la cual se podían observar los cotiledones, el hipocótilo y la raíz. En contraste, las anteras cultivadas en el medio A5 formaron embriones sin una fase de callo y estos fueron evidentes a la quinta semana de que éstas se colocaron en dicho medio (Figura 3A).

La formación directa de embriones a partir del polen observada al emplear el medio A5, podría representar una ventaja al reducir la posible variación somaclonal frecuentemente asociada a la producción de callo previa a la embriogénesis. Además, bajo estas condiciones el tiempo para obtener plantas haploides es menor al no requerir la formación de callo.

Después de 15 semanas de cultivo las plantas regeneradas se desarrollaron con la morfología típica de una planta de chile miahuateco, pero menos vigorosas que las diploides, característica que también observaron Bárany et al. (2005) en plantas haploides del cultivar Yolo Wonder B de C. annuum. La falta de vigor es común en plantas haploides y se atribuye principalmente a la disminución en el tamaño celular (Polci et al., 2004).

Análisis cromosómico, desarrollo y multiplicación de plantas

El análisis cromosómico de las microplantas regeneradas reveló que éstas tenían un número cromosómico 2n= x= 12; es decir, eran plantas haploides (Figura 3C). Las plantas tratadas con colchicina que crecieron en el invernadero alcanzaron la etapa de floración (Figura 3D).

Cultivar los ápices de vástago de las plantas haploides regeneradas en un medio MM, promovió la diferenciación de 2 a 3 nuevos brotes a partir de cada ápice (Figura 3B). Los brotes regenerados formaron raíces cuando se cultivaron en un medio que contenía AIB (ME) para dar lugar a una nueva planta.

Although media A1 and A5 induced the formation of somatic embryos, the growth pattern observed in each was different; the response of anthers planted in medium A1 was the formation of calluses and only four weeks after planting these calluses in medium MD1 (nine weeks after plantation began) did the first plant appear, which showed cotyledons, the hypocotyl and the root. In contrast, anthers planted in medium A5 without a callus phase, and they became evident five weeks after they were placed in the medium (Figure 3A). The direct formation of embryos from the pollen observed when using medium A5 could be an advantage, since it reduces possible somaclonal variation, frequently related to the production of calluses before embryogenesis. It is also under these conditions that the time to obtain haploid plants is less, since callus formation is not required.

Fifteen weeks after plantation, the regenerated plants developed with the typical morphology of a miahuateco chili plant, yet less vigorous than diploids; this feature was also observed by Bárany et al. (2005) in haploid plants of the C. annuum Yolo Wonder B cultivar. Lack of vigor is common in haploid plants and is due mostly to reduction in cell size (Polci et al., 2004).

Chromosomal analysis, development and plant multiplication

The chromosomal analysis of microplants revealed that they had a chromosome number 2n= x= 12; that is, they were haploid plants (Figure 3C). Plants treated with colchicine that grew in the greenhouse reached the flowering period (Figure 3D).

Planting the shoot tips of haploid plants regenerated in a medium MM, promoted the difference of 2 to 3 new sprouts from each apex (Figure 3B). The regenerated sprouts formed roots when planted in a medium that contained AIB (ME) to give rise to a new plant. After analyzing chromosome numbers of the plants regenerated from the apices of haploid plants, it was found that they had the same haploid number (2n= 12) of chromosomes as those that gave rise to them. Being able to multiply the number of haploid plants by the plantation of apices would help make up for the low frequency of embryogenesis obtained with the plantation of anthers.


Después de analizar el número cromosómico de las plantas regeneradas a partir de los ápices de plantas haploides, se encontró que poseían un número haploide (2n= 12) de cromosomas igual a las que les dieron origen. El hecho de poder multiplicar el número de plantas haploides por el cultivo de ápices, permitiría compensar la baja frecuencia de embriogénesis obtenida con el cultivo de anteras.

El protocolo desarrollado permitió, después de nueve semanas de iniciar el cultivo de las anteras, obtener plantas haploides de chile miahuateco. Estas plantas fueron capaces de producir flores 25 días después del tratamiento con colchicina; sin embargo, no fue posible confirmar la duplicación de su número cromosómico (doble haploide) debido a la muerte prematura de las mismas.

The protocol developed helped produce miahuateco chili haploid plants nine weeks after anther plantation began. These plants were able to produce flowers 25 days after the treatment with colchicine; however, it was not possible to confirm the duplication of its chromosome number (double haploid) due to their premature deaths.

The present protocol is a contribution to the development of the methodology for obtaining double haploid lines, which could be used in the genetic studies of desirable characteristics (Aleza et al., 2003), and there must even be, as pointed out by Dolcet-Sanjuan and Clavería (2003), lines produced to obtain commercial hybrids of chili peppers.

Figura 3. Regeneración de plantas haploides de chile miahuateco: A) embrión en etapa cotiledonal; B) brotes regenerados a partir de ápices de plantas haploides en el medio MM; C) cromosomas mitóticos de una planta haploide (2n= x= 12); D) planta presuntamente doble haploide en floración, obtenida del cultivo de anteras y sometida a tratamiento con colchicina.Figure 3. Regeneration of miahuateco chili haploid plants de chile miahuateco: A) embryo in cotyledonal stage; B) sprouts regenerated from haploid plant apices in medium MM; C) mitotic chromosomes from a haploid plant (2n= x= 12); and D) allegedly double haploid plant in bloom, obtained from the growing of anthers and subjected to a treatment with colchicine.

A B

C D

1 mm 1cm

10 mμ 5 cm


El presente protocolo contribuye al avance en el desarrollo de la metodología para la obtención de líneas doble haploides que podrían ser utilizadas en los estudios genéticos de características deseables (Aleza et al., 2003), e incluso, tal como lo señalan Dolcet-Sanjuan y Clavería (2003), se deben producir líneas para obtener híbridos comerciales de chile.

CONCLUSIONES

El protocolo desarrollado permitió regenerar plantas haploides de chile miahuateco a partir del cultivo de anteras. La baja frecuencia de embriogénesis somática de las anteras puede incrementarse mediante una fase de multiplicación.

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CONCLUSIONS

The protocol developed helped regenerate miahuateco chili pepper haploid plants from the plantation of anthers. The low frequency of somatic embryogenesis of anthers can be increased by a multiplication phase.

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RESPUESTA FISIOLÓGICA DE LA SEMILLA CHILE PIQUÍN [Capsicum annuum var. glabriusculum (Dunal) Heiser & Pickersgill] AL ÁCIDO GIBERÉLICO E HIDROTERMIA*

PHYSIOLOGICAL RESPONSE OF CHILI PIQUIN PEPPER [Capsicum annuum var. glabriusculum (Dunal) Heiser & Pickersgill] SEEDS TO GIBBERLIC ACID AND HOT WATER

Alfonso García Federico1, Salvador Montes Hernández2, José Antonio Rangel Lucio1§, Edmundo García Moya3 y Mariano Mendoza Elos1

1Instituto Tecnológico de Roque-SEP. Carretera Celaya-J. Rosas, km 8. Celaya, Guanajuato, México. A. P. 38110. Tel. 461 6117757. ([email protected]). 2Campo Experimental Bajío. INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km 6.5. Celaya, Guanajuato, México. A. P. 38110. Tel. 461 6115431. ([email protected]). 3Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco, km 36.5. Texcoco, Estado de México, México. C. P. 56230. Tel. 55 55045929. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].

RESUMEN

El chile piquín es un fruto silvestre de recolección, de alta demanda como condimento y sujeto a una fuerte presión antropógena. Además, muestra baja incorporación de plantas a sus poblaciones debido a la germinación lenta e irregular de la semilla y está en riesgo un aprovechamiento sostenido. El objetivo del estudio fue evaluar el efecto del ácido giberélico e hidrotermia en la germinación y vigor de la semilla de chile piquín, procedente de Querétaro, México. Se utilizaron dos productos comerciales de ácido giberélico y el tratamiento hidrotérmico consistió en introducir la semilla en agua a 45, 50, 55 y 60 ºC, por 3, 6 y 9 min. La germinación estándar y vigor de la semilla se determinaron en laboratorio, y emergencia en invernadero. La aplicación de Cyto-Gibb favoreció la germinación y vigor de la semilla de ambos sitios de colecta. El efecto del calor de agua en la semilla de Higuerillas durante 6 y 9 min, arrojó el mejor vigor de semilla expresado en plántulas emergidas. El ácido giberélico estimula la germinación y vigor de plántulas y la hidrotermia aumenta el vigor de la semilla al evaluar las plántulas de chile piquín en invernadero.

Palabras clave: germinación estándar, plántula de chile, vigor de semilla.


Aceptado: junio de 2010

ABSTRACT

The piquin chili pepper is a wild harvest fruit, highly popular for its use as a condiment and subject to strong anthropogenic pressure. Also, it shows little incorporation of plants to its population due to the slow and irregular germination of its seeds, and sustainable use is at risk. The aim of this study was to evaluate the effect of gibberellic acid and hydrothermia on the germination and vigor of the piquin chili pepper seed, from Querétaro, Mexico. Two commercial gibberellic acid products were used, and the hydrothermic treatment involved introducing the seed in water at 45, 50, 55 and 60 ºC, for 3, 6 and 9 min. Standard gerination and vigor of the seed were established in the lab, and emergence, in a greenhouse. The application of Cyto-Gibb favored germination and vigor of the seed from both collection sites. The effect of the heat from the water in the Higuerillas seed for 6 and 9 min produced the best seed vigor expressed in emerged plantlets. The gibberellic acid stimulates the germination and vigor of plantlets, whereas hypothermia increases the vigor of the seed when evaluating the piquin chili plantlets in the greenhouse.

Key words: chili plantlet, seed vigor, standard germination.

Alfonso García Federico et al.204 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

INTRODUCCIÓN

El rendimiento potencial del chile está en la semilla, si el manejo y ambiente son óptimos (Wall et al., 2002). Aunque rasgos genéticos, morfológicos y fisiológicos de la semilla son importantes para la sobrevivencia de plantas silvestres, son críticos para la calidad de semilla y el rendimiento agrícola (Leubner-Metzger, 2003). El chile piquín (CHP) se reconoce como el ancestro más cercano de la variedad cultivada (Pozo et al., 1991), es de ocurrencia natural y amplia distribución en México; el fruto se recolecta y genera ingresos importantes durante el acopio (Montes et al., 2006). El aprovechamiento comercial se ha explorado bajo diversos criterios agronómicos (Rodríguez del Bosque et al., 2003) con poco éxito, debido a la variación fenotípica y genotípica y germinación baja (Ramírez-Meraz et al., 2003); que reduce el establecimiento ecológico y cultivo de la planta (Vázquez-Dávila, 1996). También se ha buscado la preservación de ésta especie en sitios de distribución natural (Montes et al., 2006).

Estudios de CHP revelan que varía en tamaño, color y forma de fruto (IBPGR, 1983). Esta heterogeneidad, lo mismo que la germinación, podría ser un proceso de adaptación (Meyer et al., 1995), o producto del microclima local (Hernández-Verdugo et al., 2006), suelo (humedad, fertilidad, temperatura, biología, materia orgánica, salinidad) y manejo (fecha y método de siembra) (Wall et al., 2002). Semillas de plantas silvestres se asocian a latencia, al finalizar la madurez del fruto en la planta, un mecanismo que previene la germinación pero asegura la sobrevivencia a desastres naturales y disminuye la competición en la especie (Finch-Savage y Leubner-Metzger, 2006; Finkelstein et al., 2008). Besnier (1989) denota un significado ecológico a la latencia de semillas, como ocurre en chile silvestre recién cosechado (Bosland y Votava, 2000) o de mayor edad (Handle y Homna, 1981), aunque toma calidad y peso antes del periodo de llenado (Shaw y Loomis, 1950). Watkins y Cantliffe (1983) sugieren que la testa de la semilla de chile no restringe la germinación, pues su remoción conduce a la protrusión de la radícula.

Las giberelinas promueven la germinación de la semilla (Bentsink y Koornneef, 2008); comercialmente se tiene el ácido giberélico (AG). Petruzzelly et al. (2003) asocian la acumulación de ß-1,3-gluconasa con el AG, pues reblandece la testa de la semilla de chile y tomate en germinación. El remojo de la semilla con 200 µL de AG mejoró germinación y emergencia de plántulas de chile y tomate (Andreoli y Khan, 1999).

INTRODUCTION The potential yield of chili pepper is in its seed, if handling and environment are optimal (Wall et al., 2002). Although genetic, morphological and physiological traits are important for the survival of wild plants, they are crucial for seed quality and agricultural yield (Leubner-Metzger, 2003). The piquin chili pepper (CHP) is known to be the closest relative of the planted variety (Pozo et al., 1991). It is a natural occurrence and widely distributed in Mexico; the fruit is collected and brings large incomes during stockpile (Montes et al., 2006). Its commercial use has been explored under several agronomic criteria (Rodríguez del Bosque et al., 2003) with little success, due to the phenotypic variation and low germination (Ramírez-Meraz et al., 2003), which reduces the environmental incidence and growth of the plant (Vázquez-Dávila, 1996). The preservation of this species has also been sought in natural distribution sites (Montes et al., 2006).

Studies on CHP reveal that the fruit varies in size, color and shape (IBPGR, 1983). This heterogeneity, like germination, could be an adaptation process (Meyer et al., 1995) or product of the local microclimate (Hernández-Verdugo et al., 2006), soil (humidity, fertility, temperature, biology, organic matter, salinity) and management (date and method of plantation) (Wall et al., 2002). Seeds from wild plants are associated with latency at the end of the fruit’s ripening process, a mechanism that prevents germination but guarantees survival to natural disasters and reduces competition in the species (Finch-Savage and Leubner-Metzger, 2006; Finkelstein et al., 2008). Besnier (1989) gives ecological meaning to seed latency, such as in the case of newly planted (Bosland and Votava, 2000) or older (Handle and Homna, 1981) chili peppers, although they acquire quality and weight before the filling period (Shaw and Loomis, 1950). Watkins and Cantliffe (1983) suggest that the chili seed testa does not restrict germination, since its removal leads o the protrusion of the radical.

Gibberellines promote seed germination (Bentsink and Koornneef, 2008); commercially there is gibberellic acid (AG). Petruzzelly et al. (2003) relate the accumulation of ß-1, 3-gluconasa with AG, since it softens the chili and tomato seed testa in germination. Soaking the seed in 200 µL of AG improved germination and chili and tomato plantlet emergence (Andreoli and Khan, 1999).

Respuesta fisiológica de la semilla chile piquín [Capsicum annuum var. glabriusculum (Dunal) Heiser & Pickersgill] al ácido giberélico e hidrotermia 205

El agua caliente es una alternativa sencilla y práctica de bajo costo y efectiva en el control sanitario de la semilla, entre ellas el chile (Miller y Lewis, 2006), pero casi no se usa como promotor de la germinación. No obstante, la semilla de chile rojo bajo hidrotermia y 40 ppm de AG logra la tasa máxima de germinación a 30 °C (Chung, 1985); a 40 °C, sólo germinó 1% de la semilla (Carter y Vavrina, 2000). El crecimiento de plántulas es útil para medir vigor de semillas (Geneve y Kester, 2001), pero la distribución de peso entre la parte aérea y radical de la plántula, representaría la condición maternal de crecimiento o exhibir el vigor de la semilla en un ambiente nuevo, producto de la procedencia (Alderete et al., 2005), estrés salino (Nakano et al., 2003), sequía (Li, 1998) o disponibilidad de agua (Awe et al., 1976) y deficiencia de fósforo edáfico (Kant y Kafkafi, 2007).

La semilla de chile piquín por ser una especie silvestre, la importancia del estudio radica en el alto valor económico y social para ciertas regiones de México, pero expuesta a presión antropógena y ambiental intensa durante la recolecta de fruto (Montes et al., 2006); además, se tienen pocos conocimientos relacionados con el cultivo. Con base en lo antes mencionado, el estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de ácido giberélico y tratamiento hidrotérmico en la germinación y vigor de la semilla de chile piquín, bajo la hipótesis que la semilla se vería beneficiada en su calidad fisiológica por un regulador de crecimiento y se simularían condiciones que soporta la semilla al pasar por el tracto digestivo de las aves y conducir, en ambos casos, a la mayor germinación y vigor de la semilla del chile silvestre.


Los frutos de chile piquín se recolectaron de plantas silvestres de dos comunidades de Querétaro, México. El Patol, municipio de Tolimán, se localiza a 20° 47’ latitud norte y 99° 52’ longitud oeste, a 1 847 m de altitud; presenta clima seco semicálido con lluvias en verano, 20 °C de temperatura promedio y precipitación pluvial de 594 mm anuales. Higuerillas, municipio de Cadereyta, se ubica a 20° 56’ latitud norte y 99° 52’ longitud oeste y 1 628 m, tiene clima semiseco con temperatura promedio de 18 °C y precipitación pluvial de 455 mm anuales.

Los frutos se obtuvieron en forma masal, de cinco a ocho plantas elegidas al azar por localidad; se secaron por cinco días al ambiente. Las semillas viables se seleccionaron por inmersión en agua, las flotantes se eliminaron. El

Hot water is a cheap, simple, practical and effective alternative in the sanitary control of the seed, including chili (Miller and Lewis, 2006), but it is hardly used as a germination enhancer. However, the red chili seed under hydrothermia and 40 ppm of AG reaches the highest rate of germination at 30 °C (Chung, 1985); at 40°C, only 1% of the seed germinated (Carter and Vavrina, 2000). The growth of plantlets is useful for measuring seed vigor (Geneve and Kester, 2001), yet the weight distribution between the radical and aerial parts of the plantlet, would represent the maternal growth condition or display the seed´s vigor in a new environment, as a result of the source (Alderete et al., 2005), salt stress (Nakano et al., 2003), drought (Li, 1998) or water availability (Awe et al., 1976) and edaphic phosphorous availability (Kant and Kafkafi, 2007). Because the piquin chili seed is a wild species, the importance of the study resides in the high economic and social value for certain areas in Mexico, yet subject to intense anthropogenic and environmental pressure during fruit collection (Montes et al., 2006); also, there is little knowledge on the crop. Based on the information above, the aim of the study was to evaluate the effect of gibberellic acid and hydrothermal treatment on the germination and vigor of the piquin chili seed, in their the hypothesis that the seed would benefit physiologically by a growth regulator, and conditions the seed undergoes in the digestive tract of birds would be simulated, and in both cases, lead to greater germination rate and vigor of the wild chili seed.


Piquin chili fruits were collected in two locations in Querétaro, Mexico. El Patol, municipality of Tolimán, is located 20° 47’ latitude north and 99° 52’ longitude west, at 1 847 m of altitude; its climate is dry and mild, with rains in summer, an average temperature of 20 °C and yearly rainfall of 594 mm. Higuerillas, in the municipality of Cadereyta, is located 20° 56’ latitude north and 99° 52’ longitude west and 1 628 m of altitude, semi dry climate with an average temperature of 18 °C and a yearly rainfall of 455 mm.

Fruits were obtained massively: five to eight plants chosen at random from each location; they were dried for five days in the open. The viable seeds were selected by


procedimiento tardó 1 min, el agua excedente se eliminó con papel absorbente y se secaron a temperatura ambiente del laboratorio.

Cinco días después se colocaron 150 g de semillas de chile en estufa Felisa® a 28 °C, por 72 h, para estandarizar humedad, para obtener 60% de germinación con 7.5% de humedad (Pruthi, 2003). Después se seleccionaron por peso en la mesa de gravedad (Wuestrop®, tipo LAK), calibrada a 1.5 cm de inclinación y cinco charolas receptoras. El peso volumétrico (P) se obtuvo al pesar la semilla/recipiente plástico de 10 mL, en la balanza analítica marca And®; valor con el que se estimó P en kg hL-1. También se obtuvo peso de 1 000 semillas (PMS), producto de diez repeticiones de 100 semillas∗10. En ésta fase no se hizo análisis estadísticos, pero la semilla se usó para los ensayos.

Muestras de 50 semillas se imbibieron por 24 h en 5 000 ppm de Cyto-Gibb® (3% de ácidos húmicos y 10% AG) y Bio Gibb® (10% AG); es decir, 10 g de Cyto-Gibb y 10 g de Bio Gibb, individualmente, en 200 mL de agua. La prueba de germinación estándar se hizo con 50 semillas dispuestas entre dos hojas de papel filtro y agua destilada estériles (repuesta cada 72 h) en cajas petri de 90∗15 mm. La combinación de tratamientos se formó por la localidad (El Patol e Higuerillas), peso de semilla (peso menor y peso mayor) y producto (Cyto-Gibb y Bio Gibb); el testigo (semilla con agua destilada), se introdujo como nivel de estudio en producto. Los 12 tratamientos se repitieron cuatro veces y las cajas petri se introdujeron a la cámara de germinación (Conviron®, modelo 234) bajo un diseño experimental completamente al azar, a 28 °C y fotoperiodo de 8 h. La germinación de la semilla se registró 21 días después, aunque en chile se sugiere realizar el registro a 6, 10 y 14 días después de la siembra (Wall et al., 2002). El vigor se estimó por el aspecto de la semilla germinada y morfología de plántulas y longitud de raíz e hipocótilo (Peretti, 1994). Para detectar grado y nivel de significancia de las diferencias entre tratamientos se realizó un análisis de varianza y una vez detectadas, se aplicó la separación de medias a través de la prueba de Tukey con p= 0.05, mediante el paquete estadístico SAS versión 6.12.

La temperatura fue de 45, 50, 55 y 60 ºC y tiempo de inmersión en agua caliente de 3, 6 y 9 min, para dos grupos de semillas clasificadas por peso volumétrico en dos localidades, esta combinación produjo 48 tratamientos. Se eligieron 50 semillas de chile piquín y envolvieron en tela de “tul”; se uso la estufa marca Felisa® y se calibró para cada temperatura, posteriormente se introdujo un vaso de precipitado de 1 L con 500 mL de agua destilada estéril, al estabilizarse en

immersion in water, eliminating seeds that floated. The procedure took 1 minute, all excess water was removed with tissue paper and seeds were dried at room temperature in the laboratory.

Five days later, 150 g of chili seeds were placed in a Felisa® heater at 28 °C, for 72 h, to standardize humidity, to obtain at 60% germination with 7.5% humidity (Pruthi, 2003). They were then selected by weight in the gravity separator (LAK type Wuestrop®), calibrated at a slope of 1.5 cm and five trays below. Volumetric weight (P) was obtained when weighing the seed/10 mL on the And® analytical scale. This figure was used to estimate P in kg hL-1. Also, the weight of 1 000 seeds (PMS) was taken, in repetitions of 100 seeds∗10. In this phase there were no statistical analyses, but the seed was used for tests.

Samples of 50 seeds were imbibed for 24 h in 5 000 ppm of Cyto-Gibb® (3% humic acids and 10% AG) and Bio Gibb® (10% AG); that is, 10 g of Cyto-Gibb and 10 g of Bio Gibb, individually, in 200 mL of water. The standard germination test was carried out with 50 seeds laid out between two sheets of filter paper and distilled water (response every 72 h) in 90∗15 mm petri-dishes. Treatments were combined by location (El Patol and Higuerillas), seed weight (lower and greater weight) and product (Cyto-Gibb and Bio Gibb); the control (seed with distilled water) was introduced as a study level in the product. The 12 treatments were repeated four times and the petri dishes were placed in a germination chamber (Conviron® 234) under a randomized experimental design, at 28 °C and a photoperiod of 8 h. Seed germination was observed 21 days later, although in chilies, it is recommended to observe 6, 10 and 14 days after planting (Wall et al., 2002). Vigor was estimated by the look of the germinated seed, plantlet morphology and root length and hypocotyls (Peretti, 1994). To detect the grade and significance of the differences between treatments, an analysis of variance was carried out, and once detected, averages were separated with a Tukey test with p= 0.05, using the statistical package SAS version 6.12.

Temperature was 45, 50, 55 and 60 ºC, and immersion time in hot water was 3, 6 and 9 min, for two seed groups, classified by volumetric weight in two locations; this combination produced 48 treatments. Fifty piquin chili seeds were selected and wrapped in tulle; a Felisa® heater was used, calibrated for each temperature. Later, a glass 1 L of precipitate with 500 mL of sterile distilled water was


el tratamiento deseado, se registró con un termómetro; de inmediato se colocaron los tres grupos de repeticiones de semillas envueltas, se cerró la puerta de cristal de la estufa para conservar el calor y la semilla recibió el tratamiento por el tiempo establecido. Al término del periodo, se colocó la semilla sobre papel germinador en laboratorio por 24 h.

Estas semillas se acondicionaron con 2 g de Metacaptan® por litro de agua y se sembraron en invernadero a 1 cm de profundidad en el sustrato a base de arena, arcilla y peat moss (relación 1:1:1), desinfectado con 250 mL de Bushan 30WB® en 30 L de agua. Las semillas se distribuyeron a 0.5 cm de distancia y 5 cm entre hileras. Cada tratamiento se repitió tres veces y recibieron manejo similar, a base de riego manual con regadera de salida fina cada tres días. Después de 14 días de la siembra, se evaluó la emergencia de plántulas (EP) de 0.5 cm de altura y se repitió a 21, 28 y 35 días después de la siembra (DDS).

Se efectúo un análisis de varianza para un diseño experimental completo con arreglo factorial y la comparación de medias se hizo con la prueba Dunnett, para seleccionar al mejor tratamiento. La prueba Dunnett (p≤ 0.05) se hizo con 48 tratamientos y cuatro testigos; los testigos fueron semillas de menor P colectadas de El Patol (tratamiento 49) y semillas de mayor P (tratamiento 50); semillas de menor P de Higuerillas (tratamiento 51) y semillas de mayor P (tratamiento 52). Los 48 tratamientos se dividieron en cuatro grupos y se compararon con cada testigo: 1 a 12 vs 49, 13 a 24 vs 50, 25 a 36 vs 51, 36 a 48 vs 52. Los demás factores se compararon con la prueba de medias Tukey p= 0.05.


Los resultados de calidad física de la semilla de chile piquín del Cuadro 1, indican que 48% (72 g) de semillas de frutos de El Patol fluyó hacia la charola 3 (peso menor) y 52% (78 g) a la cuatro (peso mayor); en cambio 61% (91.5 g) de semillas de chile de Higuerillas cayó en la charola 3 y 39% (58.5 g) en la 4. No existió captación de semillas en las charolas 1, 2 y 5. El predominio de peso de semillas de El Patol recibidas por la charola 4 se mantuvo en P y PMS, con valores que representaron 0.54 y 2.16% respecto a semillas captadas en la charola 3 (Cuadro 1). Estos valores son congruentes con la proporción de semillas registrada en ambas categorías de peso de El Patol y con la mayor captación de semillas (2.17%) en la charola 3, dada la variabilidad de peso de la semilla de poblaciones de chile piquín (Hernández-Verdugo et al., 2001).

introduced. Once stabilized in the desired treatment, temperature was taken with a thermometer; three groups of repetitions of wrapped seeds were added, the heater’s glass door was closed to retain heat and the seed received the treatment for the time established. At the end of this period, the seed was placed on the germinating paper in the lab for 24 h.

These seeds were conditioned with 2 g of Metacaptan® per liter of water and planted in a greenhouse at a depth of 1 cm in the substrate based on sand, clay and peat moss (proportion 1:1:1), disinfected with 250 mL of Bushan 30WB® in 30L of water. The seeds were then distributed 0.5 cm from each other and 5 cm between rows. Each treatment was repeated three times and handled similarly, and irrigated under a fine spray every three days. Fourteen days after plantation, plantlet emergence (EP) was assessed for those 0.5 cm tall, and redone 21, 28 and 35 days after plantation (DDS).

An analysis of variance was carried out for a complete experimental design with a factorial arrangement and the comparison of averages was performed using Dunnett’s test in order to choose the best treatment. Dunnett’s test (p≤ 0.05) was performed with 48 treatments and four controls, which consisted of lower P seeds, collected from El Patol (treatment 49) and higher P seeds (treatment 50); lower P seeds from Higuerillas (treatment 51) and higher P seeds (treatment 52). The 48 treatments were divided into four groups and compared to each control: 1 to 12 vs 49, 13 to 24 vs 50, 25 to 36 vs 51, 36 to 48 vs 52. The remaining factors were compared with Tukey test of averages p= 0.05.


The results for physical quality of the chili in Table1 indicate that 48% (72 g) of fruit seeds from El Patol flowed towards tray 3 (less weight) and 52% (78 g) to tray 4 (less weight); on the other hand 61% (91.5 g) of seeds of chilies from Higuerillas fell into tray 3 and 39% (58.5 g) into tray 4. There were no seeds in trays 1, 2 or 5. The seed weight predominance received by tray 4 was maintained in P and PMS, with values of 0.54 y 2.16% of seeds in tray 3 (Table 1). These values agree with the proportion of seeds recorded in both weight categories for El Patol and with the larger amount of seeds (2.17%) in tray 3, given the variability of weight in piquin chili populations (Hernández-Verdugo et al., 2001).


Although 61% of the seeds of fruits from Higuerillas fell into tray 3 (less weight), the greatest register of P (58.08 kg hL-1) and PMS (3.731 g) occurred with seeds from tray 4. However, the proportion of seeds from tray 3 was 22% higher than those in tray 4 (Table 1). This difference led to the lowest volumetric weight (56.85 kg hL-1) and weight of 1 000 seeds and the greatest number of piquin chili seeds. One seed lot may have different stories, depending on anthesis and maternal environment (Coste et al., 2001), which could occur for the piquin chili seeds from Higuerillas, in comparison to the seeds from El Patol. The largest seed produces a vigorous plant (Demir et al., 2008).

Test with AG in the laboratory

Standard germination. The germination of the CHP seed is regulated by hormones, particularly by AG, since intervention in hydrolytic enzymes soften the endosperm, induce the mobilization of reserves and stimulate germination (Bewley and Black, 1994). The latter situation was proven in the germination of CHP seeds. In Figure 1, letters a, b and c

Cuadro 1. Resultados de la prueba preliminar de calidad física de la semilla de chile piquín.Table 1. Results of the preliminary physical quality test for the piquin chili seed.

Localidad Relación Peso volumétrico(kg hL-1)

Peso de 1 000 semillas (g)

Número de semillas (charola‐peso) (%)

El Patol 3/1 47.8 56.85 3.623 2764/2 52.5 57.16 3.703 270

Higuerillas 3/1 60.8 56.85 3.521 2844/2 39.2 58.08 3.731 268

50.07 57.23 3.644 2751= peso menor; 2= peso mayor.

X

Aunque 61% de semillas de frutos de Higuerillas precipitó en la charola 3 (menor peso), el mayor registro de P (58.08 kg hL-1) y PMS (3.731 g) ocurrió con semillas provenientes de la charola 4. Sin embargo, la proporción de semillas de la charola 3 fue 22% mayor que las recibidas en la charola 4 (Cuadro 1). Esta diferencia condujo al menor peso volumétrico (56.85 kg hL-1) y peso de mil semillas y al mayor número de semillas de chile piquín. Un lote de semillas puede experimentar historias distintas, según la antesis y ambiente materno (Coste et al., 2001), situación que pudo ocurrir para semilla de chile piquín de Higuerillas en comparación con las semillas procedentes de El Patol. La semilla de mayor tamaño genera planta vigorosa (Demir et al., 2008).

Ensayo con AG en laboratorio

Germinación estándar. La germinación de semilla de CHP es regulada por hormonas, en particular por AG, pues al intervenir en enzimas hidrolíticas reblandecen el endospermo o la cubierta, inducen la movilización de reservas y estimulan la germinación (Bewley y Black, 1994); situación última que se comprobó en la germinación de semilla de CHP. En la Figura 1, las letras a, b y c muestran la comparación de medias entre productos con Tukey p= 0.05 y se observa que el efecto de Cyto-Gibb fue mayor (82%) a registros de germinación obtenidos con Bio Gibb (68%) y testigo (33%). Esta situación se podría justificar por la presencia adicional de micronutrimentos y ácidos húmicos en la composición de Cyto-Gibb.

Los estudios sobre germinación de chile piquín en México, muestran resultados contrastantes. Ramírez-Meraz et al. (2003) empleó 5 000 ppm de AG y logró 66% de germinación, mientras que Hernández-Verdugo et al. (2006) encontraron mayor efectividad con 250 y 500 ppm de AG, con promedios de 46 y 43% de germinación en dos años de

Figura 1. Porcentaje de germinación estándar de semilla de chile piquín por efecto de ácido giberélico.Figure 1. Percentage of standard germination of piquin chili seeds under the effect of gibberellic acid.

Producto Cyto-Gibb Bio Gibb TestigoGerminación 82 68 33

a b

c


estudio con semilla de chile silvestre. Sin embargo, el concepto de “calidad alta” empleado por Berke (2000) implica que la semilla de chile deberá mostrar una tasa de germinación alta (>70%). Del mismo modo, la comparación técnica de reguladores de crecimiento hecha por Watkins y Cantfliffe (1983); similar a éste ensayo, denota que el estímulo de la división celular por GA4+7, no causó aumento de la tasa de germinación de chile a temperatura baja, sólo protrusión de la radícula; en cambio, AG3 incrementó la actividad de la endomanasa del endospermo (Watkins et al., 1985).

Cyto-Gibb fue el mejor producto al promover la germinación de semillas de chile piquín e igualar valores de ambas procedencias, conforme la interacción localidad∗producto (Cuadro 2); en cambio, Bio Gibb varió 13% la germinación estándar de semillas del Patol. Respuestas que se podrían atribuir a la variabilidad entre poblaciones de origen ecológico y geográfico diferente, pues alteran negativamente el patrón de germinación de semillas (Hernández-Verdugo et al., 2001).

El testigo tuvo valores bajos de germinación, mientras Cyto-Gibb en El Patol e Higuerillas condujo 48 y 50% de diferencias en la germinación (Figura 2), mientras la menor germinación por Bio Gibb se concentró en El Patol. Esto es posible por la existencia de efectos de calidad de la luz, que aumentan con la altura del sitio de crecimiento. El Patol tiene 219 m de altitud y 2 °C más que Higuerillas y mayor precipitación pluvial, que mejoran el crecimiento maternal y el porcentaje de germinación estándar de la semilla.

show the comparison of averages between products with Tukey p= 0.05, and the effect of Cyto-Gibb was noticed to be higher (82%) than germination records obtained with Bio Gibb (68%) and the control (33%). This could be explained by the additional presence of micronutrients and humic acids in the composition of Cyto-Gibb.

The studies on CHP germination in Mexico, show contrasting results. Ramírez-Meraz et al. (2003) used 5 000 ppm of AG and got 66% germination, while Hernández-Verdugo et al. (2006) found greater effectiveness with 250 and 500 ppm of AG, with averages of 46 and 43% germination in two years of study with wild chili seeds. However, the concept of “high quality” used by Berke (2000) implies that the chili seed must display a high rate of germination (>70%). Likewise, the technical comparison of growth regulators by Watkins and Cantfliffe (1983), similar to this paper, denotes that the stimulus of cell division by GA4+7 did not induce an increase in the germination rate of chili at a low temperature, only radical protrusion. On the other hand, AG3 increased the activity of the endomanase of the endosperm (Watkins et al., 1985).

Cyto-Gibb proved to be the best product, since it promotes CHP seed germination and it matches values from both locations according to the location∗product interaction (Table 2); Bio Gibb, on the other hand, varied the standard seed germination from El Patol by 13%. Such responses could be attributed to the variability between populations from different ecological and geographic origins, since they alter the germination pattern of seed germination in a negative manner (Hernández-Verdugo et al., 2001).

The control had low germination values, while Cyto-Gibb in El Patol and Higuerillas led to 48 and 50% differences in germination (Figure 2), while the lower stimulation to germination by Bio Gibb was concentrated in El Patol. There may also be effects caused by light quality that increased proportionally to the altitude of the location of growth. El Patol is 219 m of altitude and 2 °C hotter than Higuerillas, plus higher rainfall, which in combination would have improved maternal growth and the seed’s percentage of standard germination.

The CHP plants from El Patol are considered to live with native species such as cacti, herbs and bushes, whereas in Higuerillas plants coexist with avocado, walnut and banana trees in an environment with more anthropogenic

Cuadro 2. Cuadrados medios para germinación estándar y vigor de la semilla de chile piquín.Table 2. Mean squares for the standard germination and vigor of the piquin chili seed. Fuente de variación GL Germinación VigorRepetición 3 2.08 2.35Localidad (L) 1 35.02 9.19Peso (P) 1 0.02 2.52Producto (Pr) 2 2798.89** 1366.1**

L∗Pr 2 70.77* 42.75L∗P 1 2.52 0.02P∗Pr 2 0.001 0.0003L∗P∗Pr 2 5.08 9.33Error 33 18.33 20.14CV (%) 4.28 21.14Total 47

GL= grados de libertad; CV= coeficiente de variación; *, **= altamente significativo a p< 0.01 y significativo p< 0.05 respectivamente.


Se considera que las plantas de CHP de El Patol conviven con especies nativas como cactáceas, hierbas y arbustos; en cambio, en Higuerillas las plantas se asocian con cítricos, aguacate, nogal y plátano, un ambiente con mayor intervención antropógena. Este tipo de evidencias influyen en la variación germinativa de semillas de poblaciones de la misma especie y se atribuye también a factores climáticos locales (Meyer y Kitchen, 1994), a la heterogeneidad espacial y temporal del ambiente de crecimiento materno asociada con especies nodrizas (Lara et al., 2005). Del mismo modo, Hernández-Verdugo et al. (2006) afirman que las condiciones microambientales de sitios de colecta como temperatura, fotoperiodo, calidad de luz y disponibilidad de nutrimentos, hacen variar la germinación de chile silvestre, por ser una especie morfológica y genéticamente inestable (Oyama et al., 2006).

Vigor de la semilla. El vigor de la semilla es importante en la calidad, cuando se usa la densidad óptima de plantas necesaria para alcanzar una productividad alta (García y Lasa, 1991). El producto tuvo la capacidad de provocar efectos altamente significativos (p< 0.01) en el vigor (Cuadro 2). Esto permite definir a Cyto-Gibb como el regulador de mayor valor para semilla de CHP (Figura 3), al rebasar 14 y 61% el efecto individual de Bio Gibb y testigo. No obstante, Peng y Harberd (2002) estiman que los conocimientos que conciernen al efecto de factores ambientales en la maduración y germinación como variante del vigor de la

intervention. This type of evidence influences the germination variation of seeds from populations of the same species, and is also conferred to local weather factors (Meyer and Kitchen, 1994), and the spatial and temporary heterogeneity of the maternal growth environment related to mother species (Lara et al., 2005). Likewise, Hernández-Verdugo et al. (2006) state that the microenvironmental conditions of places of collection, such as temperature, photoperiod, light quality and nutrient availability, make wild chile germination vary, due to it being a morphological and genetically unstable species (Oyama et al., 2006).

Seed vigor. Seed vigor is important for quality, when using the optimum plant density needed to obtain high yield (García and Lasa, 1991). The product was able to cause highly significant effects (p< 0.01) in vigor (Table 2). This helps define Cyto-Gibb as the regulator with the highest value for CHP seeds (Figure 3), surpassing the individual effect of Bio Gibb and the control by 14 and 61%. However, Peng and Harberd (2002) estimate that knowledge regarding the effect of environmental values in the ripening and germination as a variant of seed vigor is abundant. Likewise, the combination of 500 ppm of polyethylene glycol 6 000 and 500 ppm of AG tested by Cortéz-Baheza et al. (2007), as well as the results of this study, proves that seed vigor can increase with the use of de AG, since the latter influences germination (Soeda et al., 2005).

Figura 2. Efecto de la interacción localidad∗producto en la germinación de semilla de chile piquín tratada con ácido giberélico.Figure 2. Effect of the interaction location∗product in the germination of piquin chili seed with gibberellic acid.

Ger

min

ació

n (%

)

El Patol Higuerillas

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Cyto-GibbBio GibbTestigo

Figura 3. Comparación de medias del vigor de semilla de chile piquín (%) de dos procedencias de Querétaro, tratada con ácido giberélico. Figure 3. Comparison of averages of the vigor of CHP seeds (%) from two locations in Querétaro, treated with gibberellic acid.

a b

c

Producto Cyto-Gibb Bio Gibb Testigo Vigor 57 49 22


semilla son abundantes; de la misma forma, la combinación de 500 ppm de polietilen glicol 6 000 y 500 ppm de AG ensayada por Cortéz-Baheza et al. (2007), al igual que los resultados logrados en este estudio, prueba que el vigor de la semilla puede aumentar con el empleo de AG, al influir en la germinación (Soeda et al., 2005).

No obstante, a pesar de las ventajas fisiológicas de AG, no es un requisito absoluto para la germinación (Hilhorst, 2007), pues la biosíntesis y catabolismo entre AG y ácido abscísico y su balance, favorecería la germinación o latencia de semillas (Cadman et al., 2006); así, se podría afirmar que en la semilla de CHP el AG predomina para promover la germinación, no en la ruptura de latencia (Cantliffe et al., 2000; Kucera et al., 2005).

Ensayo hidrotérmico

El análisis de varianza definió diferencias estadísticas significativas y altamente significativas entre localidad para emergencia a 14, 21 y 28 días respectivamente y efectos interactivos entre localidad∗tiempo y localidad ∗temperatura∗tiempo a 21 DDS (Cuadro 3).

However, despite the physiological advantages of AG, it is not an absolute requirement for germination (Hilhorst, 2007), since biosynthesis and catabolism between AG and abscisic acid and their balance would favor germination or seed latency (Cadman et al., 2006). In this way, we could say that in the CHP seed AG predominates to promote germination and not in the rupture in latency (Cantliffe et al., 2000; Kucera et al., 2005). Hydrothermal test

The analysis of variance defined significant and highly significant statistical differences between locations for emergence 14, 21 and 28 days respectively, and interactive effects between location∗time and location∗temperature∗time at 21 DDS (Table 3).

Plantlet emergence. The highest emergence (E) number was obtained at 28 DDS, from seeds that underwent hydrothermal treatment. Nevertheless, measures of E taken 14 and 21 DDS, also express the diversity of responses of the mother plant (Smith and Berjak, 1995).

Fuente de variación GL Emergencia (días)14 21 28 35

Tratamiento 47 0.47 1.6 102.7 53.11L 1 3.51* 18.72** 1501.6** 198.34P 1 0.48 0.09 8.51 68.06T 3 0.11 0.97 37.36 43.02t 2 0.2 0.87 10.84 19.09L*P 1 0.19 0.78 112.01 0.84L*T 3 0.31 0.18 28.93 59.8L*t 1 1.57 4.51* 88.94 28.67P*T 3 0.05 0.56 185.51 72.82P*t 2 0.23 1.61 11.71 40.64T*t 6 0.27 0.24 34.89 37.94L*P*T 3 0.06 0.1 26.52 24.71L*P*t 2 0.05 0.45 163.34 161.34L*T*t 6 0.69 3.28* 97.33 11.86P*T*t 6 0.28 0.7 74.3 31.24L*P*T*t 6 0.79 1.66 96.83 107.04Error 47 0.69 1.45 72.23 69.21CV 55.71 33.19 31.00 24.70Total 143

L= localidad; P= peso volumétrico; T= temperatura del agua; t= tiempo de inmersión de la semilla en agua caliente; GL= grados de libertad; *, **= significativo a p< 0.01 y p< 0.05 respectivamente; CV= coeficiente de variación.

Cuadro 3. Cuadrados medios para emergencia de plántulas de chile piquín en invernadero.Table 3. Mean squares for the emergence of piquin chili plantlets in greenhouses.


Emergencia de plántulas. El mayor número de emergencia (E) se tuvo a 28 DDS, de semillas hidrotérmicamente tratadas. No obstante, mediciones de E practicadas a 14 y 21 DDS, también son fechas que expresan la diversidad de respuestas de la planta madre (Smith y Berjak, 1995). El vigor de la semilla muestra variabilidad intraespecífica (García y Lasa, 1991), pero la complejidad crece en especies silvestres como CHP, debido al muestreo reducido de plantas y al vigor que expresa en un periodo amplio de emergencia de plántulas.

La E entre L denota una diferencia de 1.2 plántulas entre lecturas a 14 y 21 DDS; es decir 59% de diferencia. En cambio, entre 21 y 38 DDS ocurrió un aumento significativo de 24 plántulas emergidas, que representó 91% de variación entre L (Figura 4). Dicho tiempo de E es mayor a 8 y 9 DDS invertidos por plántulas de chile, cuyas semillas se sembraron a 1.2 cm de profundidad en el suelo y la temperatura varió de 25 a 35 °C (Lorenz y Maynard, 1980).

La semilla de chile piquín al ser sometida al tratamiento hidrotérmico, demoró en la germinación y emergencia de la plántula. Por lo contrario, Villalón et al. (2002) estiman que el agua a 50 °C por cinco minutos aumenta el porcentaje de germinación de semillas de CHP. En la naturaleza, parte de la dispersión de semilla de CHP la realizan ciertas aves al consumir el fruto (Pozo et al., 1991), y su paso por el tracto digestivo reblandece la semilla, y promueve la germinación y establecimiento de plántulas en sitios bajo sombreo parcial de árboles y arbustos (Rodríguez del Bosque et al., 2005) o islas de fertilidad (García-Moya y McKell, 1970); aunque una

The vigor of the seed shows intraspecific variability (García and Lasa, 1991), yet complexity increases in wild species such as CHP, due to the reduced sample of plants and to the vigor it expresses in a wide period of plantlet emergence.

The E in L denotes a difference of 1.2 plantlets between readings at a 14 and 21 DDS, that is, 59% difference. On the other hand, 21 to 38 DDS there was a significant increase of 24 emerged plantlets, accounting for 91% variation between L (Figure 4). This time of E is over 8 and 9 DDS invested by chili plantlets, the seeds of which were planted at a depth of 1.2 cm in the soil, and temperature varied between 25 and 35 °C (Lorenz and Maynard, 1980).

The piquin chili seed, took long to germinate and for plantlet emergence, due to the hydrothermal treatment. For the contrary, Villalón et al. (2002) estimate that water at 50 °C for 5 min increases the percentage of CHP seed germinations. In nature, part of CHP seed dispersals are carried out by birds who eat the fruit (Pozo et al., 1991), and its movement down the digestive tract softens the seed, promoting germination and producing plantlets in areas partially shaded by trees and bushes (Rodríguez del Bosque et al., 2005) or fertility islands (García-Moya and McKell, 1970), although proper germination does not indicate the definite establishment of plants. In this sense, Carter and Vavrina (2000) state that the low number of plants in the ground is due to the inhibition of germination or poor plantlet growth or the treatment given to the chili seed (Watkins and Cantliffe, 1983).

The CHP seeds from Higuerillas favored valued of E over those of El Patol (Figure 4). Although E registered at 14 and 21 DDS varies similarly in number (0.31 and 0.36) and percentage value (18%) in L; the best response (6.64 plantlets emerges, equivalent to 21%) occurred during the interval of 21 to 28 DDS. The environmental conditions for CHP plant growth in Higuerillas had a positive effect on the physiological characteristics of the seed under hydrothermia and the expression of E in the greenhouse. The effect interaction of L∗t, the numerical advantage of E (18%) inclined to seeds from Higuerillas, immersed in hot water for three minutes, though E declined in this location (15 and 18%), having operated in greater immersion times (six and nine minutes), but stayed over the registers of E of plantlet seeds from El Patol (Figure 5). On the other hand, increasing the times of El Patol seeds in hot water, displayed an increase in E (3.08 to 3.43). The results

Figura 4. Comparación de medias de la emergencia de plántulas (%) de chile piquín en invernadero, las semillas fueron tratadas hidrotérmicamente. Figure 4. Average comparison of plantlet emergence (%) of piquin chilies in a greenhouse, seeds were hydrothermically treated.

14 DDS 21 DDS 28 DDS

El Patol 1.33 3.27 24.18 Higuerillas 1.64 3.99 30.64

b

a

b a

b a


buena germinación no indica el establecimiento definitivo de las plantas. En este sentido, Carter y Vavrina (2000) afirman que el bajo número de plantas en el terreno se debe a la inhibición de la germinación o a un crecimiento pobre de plántulas; o bien al tratamiento que recibe la semilla de chile (Watkins y Cantliffe, 1983).

Las semillas de CHP de Higuerillas favorecen valores E por arriba de El Patol (Figura 4). Si bien E registrada a 14 y 21 DDS varía en forma semejante en el número (0.31 y 0.36) y valor porcentual (18%) entre L, la mejor respuesta (6.64 plántulas emergidas, equivalente a 21%) ocurrió durante el intervalo de 21 a 28 DDS. Las condiciones ecológicas decrecimiento de plantas de CHP en Higuerillas, afectarían positivamente las características fisiológicas de la semilla bajo hidrotermia y la expresión de E en invernadero. El efecto interactivo L∗t, inclinó la ventaja numérica de E (18%) hacia semillas de Higuerillas inmersas en agua caliente por tres minutos; sin embargo, E declinó en dicha localidad (15 y 18%) al haber operado tiempos de inmersión mayores (seis y nueve minutos), pero se mantuvieron por arriba de los registros de E de plántulas de semillas de El Patol (Figura 5). En cambio, aumentar el tiempo de permanencia de las semillas de El Patol en agua caliente, reflejó un incremento en E (3.08 a 3.43). Los resultados de E son aceptables, pues la semilla de chile piquín tiene un periodo de germinación prolongado (Bosland y Votava, 2000), incluso requiere seis semanas de maduración (Handle y Homna, 1981), o menor tiempo de germinación pero con E heterogénea como en este estudio.

CONCLUSIONES

El ácido giberélico en la forma de Cyto-Gibb promovió hasta 82% la germinación de chile piquín, por arriba de los valores mínimos permitidos para la especie. La procedencia de la colecta de chile piquín, se suma a los efectos positivos provocados por el ácido giberélico; debido a las condiciones ambientales de crecimiento de la planta madre, también condicionaron la respuesta germinativa de la semilla. Del mismo modo, el vigor de la semilla fue estimulado (57%) por el empleo de Cyto-Gibb, incluso 14% superior al efecto producido por Bio Gibb.

El retardo de la tasa de emergencia de plántulas en invernadero, producto de las semillas de chile piquín tratadas con agua caliente, concuerda con el comportamiento que caracteriza a la especie en condiciones controladas. Además,

for E are acceptable, because the CHP seed has a prolonged germination period (Bosland and Votava, 2000), and even needs six months for ripening (Handle and Homna, 1981), or less germination time, but with heterogeneous E, as in this study.

CONCLUSIONS

The gibberellic acid in the form of Cyto-Gibb enhanced piquin chili germination up to 82%, higher than the minimum values permitted for this species. The origin of the collection of the chili adds to the positive effects caused by gibberellic acid, since the environmental growth conditions of the mother plant also conditioned the germination response of the seed. Likewise, seed vigor was enhanced (57%) by Cyto-Gibb, up to 14% higher than the effect produced by Bio Gibb. The delay in the emergence rate in plantlets in the greenhouse, produced by the piquin chili seeds treated in hot water, agrees with the behavior of the species in controlled conditions. Also, the collection site in Higuerillas conditioned the lower time of exposition (3 min) of the seed to the hot water to induce the greatest number of emerging plantlets.

Figura 5. Efecto interactivo localidad∗tiempo de inmersión en agua caliente para emergencia de plántulas de chile piquín de 21 días de edad.Figure 5. Interactive effect location∗time of immersion in hot water for emergence of 21 day-old piquin chili plantlet.

El Patol Higuerillas

Plán

tula

s em

ergi

das

5

4.5

4

3.5

3

2.5 2

1.5 1

0.5 0

3 min6 min9 min


el sitio de colecta en Higuerillas condicionó el menor tiempo de exposición (3 min) de la semilla al calor hídrico para inducir el mayor número de plántulas emergidas.

El uso de ácido giberélico provocó un efecto benéfico en las dos variantes de la calidad fisiológica de la semilla chile piquín (germinación y vigor de la semilla) y el calor hídrico al que se sometió explica, en parte la promoción de la germinación y mejoría del vigor de la semilla que ocurren en condiciones naturales, al formar parte de la cadena alimenticia de ciertas especies de aves.

LITERATURA CITADA

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The use of gibberellic acid caused a beneficial effect on both variants of the physiological quality of the CHP seed (germination and vigor) and the hot water it was exposed to explains in part the enhancement of germination and the improvement in vigor of the seed that occur in natural conditions, when taking part in the food chain due to certain species of birds.

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COBERTURA VEGETAL, VERMICOMPOST Y ACTIVIDAD MICROBIANA DEL SUELO EN LA PRODUCCIÓN DE TOMATE*

SOIL COVER CROP, VERMICOMPOST AND SOIL MICROBIAL ACTIVITY IN THE TOMATO PRODUCTION

Manuel Villarreal-Romero1§, Saúl Parra-Terraza1, Pedro Sánchez-Peña1, Sergio Hernández-Verdugo1, Tomás Osuna-Enciso2 y José Basilio Heredia2

1Facultad de Agronomía. Universidad Autónoma de Sinaloa. Carretera Culiacán-El Dorado, km 17.5. Culiacán, Sinaloa, México. A. P. 726. C. P. 80000. Tel. 01 667 7543693 ó 8461084. ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]). 2Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo de Culiacán. Carretera Culiacán-El Dorado, km 5.5. Culiacán, Sinaloa, México. A. P. 32-A. C. P. 80129. Tel. 01 667 7605536. ([email protected]), ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].

* Recibido: octubre de 2009


RESUMEN

Se estudió en el cultivo de tomate, el efecto combinado de fertilización química de N, P y K con aplicación de vermicompost, cobertura vegetal del suelo con Mucuna pruriens y labranza mínima; en contraste, al sistema de labranza convencional con fertilización química y acolchado plástico del suelo; para la nutrición de las plantas, medición de algunos parámetros de calidad del fruto y la actividad microbiana del suelo de 2007 a 2008. Se establecieron cinco tratamientos para la siembra del tomate, en los dos tipos de manejo del cultivo. Los resultados mostraron rendimientos similares y calidad poscosecha (firmeza y pérdida de peso) de fruto y absorción de N, P, K, Ca y Mg por las plantas de tomate, entre la labranza convencional del cultivo y el de uso de cobertura vegetal del suelo, labranza mínima y fertilización con vermicompost más 250 N-55 P-100 K. Los frutos procedentes de tratamiento T2 presentaron un comportamiento adecuado en firmeza y pérdida de peso en el estudio poscosecha y este resultado fue estadísticamente igual a los frutos del T5 durante el estudio. Las plantas de M. pruriens acumularon en su biomasa nitrógeno fijado de la atmósfera y residual del suelo en cantidad importante que estuvo disponible para el cultivo de tomate. La colonización micorrízica

ABSTRACT

The combined effect of N, P and K chemical fertilizers with vermicompost was studied in tomato planting, vegetation cover of the soil with Mucuna pruriens and minimal farming; in contrast to the conventional farming system with chemical fertilizers and plastic soil padding, for plant nutrition, measurement of some fruit quality parameters and soil microbial activity from 2007 to 2008. The tomato underwent five treatments in two types of crop management. Results showed similar yields and postharvest fruit yields (firmness and weight loss) and absorption of N, P, K, Ca and Mg by the tomato plants, between conventional farming and the use of vegetation cover, minimum farming and fertilization with vermicompost plus 250 N-55 P-100 K. The fruits from treatment T2 displayed appropriate behavior in firmness and weight loss in the postharvest study, and this result was statistically equal to the fruits of treatment T5 during the study. The M. pruriens plants accumulated nitrogen fixed from the atmosphere and residual nitrogen from the soil in an important amount en its biomass, keeping it available for the tomato. The mychorrhizal colonization in tomato plants and the release of CO2 from the soil were higher with the vegetation cover and vermicompost than the conventional handling of the crop.

Manuel Villarreal-Romero et al.218 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

en las plantas de tomate y la liberación de CO2 del suelo, fueron más altas con la cobertura vegetal y vermicompost que el sistema de manejo convencional del cultivo.

Palabras clave: Mucuna pruriens, abono orgánico, calidad poscosecha, microorganismos del suelo.

INTRODUCCIÓN

Las zonas agrícolas de México con mayor uso irracional de agroquímicos, se tiene actualmente a los valles del centro-norte del estado de Sinaloa, donde se siembran cada año cerca de 50 000 ha de hortalizas y de esta superficie, 23 000 ha corresponden al cultivo de tomate cuyos rendimientos oscilan entre 650 000 y 990 000 t en promedio de los últimos cinco años (FIRA, 2007).

Los fertilizantes más usados en esta región se encuentran los nitrogenados, fosforados y potásicos; los nitrogenados son de mayor incidencia en la contaminación del suelo, atmósfera, acuíferos superficiales y subterráneos (Peña-Cabriales et al., 2001); en tanto los fosforados, por su gran acumulación, contaminan el suelo y acuíferos superficiales (Castellanos y Peña-Cabriales, 1990; Páes et al., 2007).

Esta investigación se presenta como alternativa para coadyuvar con la problemática descrita, mejorar la fertilidad natural del suelo, reducir los costos de fertilización y uso de agroplásticos en la producción de tomate. Esta alternativa consiste en un esquema sustentable de uso del suelo, que emplea una cubierta vegetal a base de la leguminosa Mucuna pruriens, la cual se siembra en época de primavera-verano en rotación con el tomate y labranza mínima; en contraste, la labranza convencional se usa la solarización y acolchado plástico del suelo que practican los productores en la región; esta leguminosa ha mostrado muy buena aptitud como cultivo de cobertura del suelo en el valle de Culiacán, Sinaloa, funcionando como acolchado vegetal y como control de crecimiento de malezas (Villarreal et al., 2006).

Esta leguminosa realiza fijación simbiótica de nitrógeno atmosférico, que puede aumentar el fósforo soluble en el suelo mediante la liberación de ácidos orgánicos durante su descomposición, hace reciclaje de elementos nutritivos solubles residuales en el suelo como los nitratos (Kamh et al., 1999; Houngnandan et al., 2000; Mayer et al., 2003), por lo cual puede contribuir a disminuir el uso de nitrógeno, fósforo y potasio sintéticos en el cultivo subsiguiente de

Key words: Mucuna pruriens, organic manure, postharvest quality, soil microorganisms.

INTRODUCTION

The agricultural areas of Mexico with the most irrational use of chemicals are currently in the valleys of the center-north of the state of Sinaloa, where nearly 50 000 ha of vegetable gardens, of which 23 000 ha are used for tomato growing, with yields of 650 000 to 990 000 t on average in the last five years (FIRA, 2007).

The most commonly used fertilizers in this region are nitrogen, phosphorous and potassium fertilizers; out of these, the nitrogen fertilizers are the strongest pollutants of soil, air and surface and underground aquifers (Peña- Cabriales et al., 2001); while phosphorous fertilizers contaminate soils and surface aquifers due mostly to their accumulation (Castellanos and Peña-Cabriales, 1990; Páes et al., 2007).

This research is presented as a contribution against the problem described above, to improve natural fertility of soils, reduce fertilization costs and use of agroplastics in tomato production. This alternative consists of a sustainable scheme for soil use that uses a plant cover based on the legume Mucuna pruriens, planted during the spring-summer season in rotation with tomato, and minimum farming. Conventional farming, on the other hand, uses solarization and plastic padding on the soil, commonly used by farmers in this region. This legume has proven a very high aptitude as a plant cover crop in the valley of Culiacán, Sinaloa, functioning both as a vegetation cushion and as a control of weed growth (Villarreal et al., 2006).

This legume symbiotically fixes atmospheric nitrogen, which can increase soluble phosphorous in the soil by releasing organic acids during its decomposition, and recycles leftover soluble nutritional elements in the soil such as nitrates (Kamh et al., 1999; Houngnandan et al., 2000; Mayer et al., 2003), therefore it can help reduce the use of synthetic nitrogen, phosphorous and potassium in subsequent planting of vegetables. Planting of legumes in rotation with tomato, whether as a plant cushion or green fertilizer, has been proven to be an alternative solution to reduce the excessive use of chemical fertilizers and their adverse consequences (Herrero et al., 2001; Villarreal et al., 2007).

Cobertura vegetal, vermicompost y actividad microbiana del suelo en la producción de tomate 219

The use of a vegetation cover can also activate the natural population of beneficial microorganisms in the soil, such as bacteria, molds and mychorrhizal formers, such as actinomycetes, when increasing amounts of organic carbon and nitrogen in the soil. On the other hand, there is enough documented evidence to show that applying vermicompost to the soil is a source of macro- and microelements for crops (Irissón-Name et al., 1999; Yongchao et al., 2005) and also improves the physical and biological conditions of the soil.

The attributes of combining organic covers and vermicompost in the soil, have an impact on the increase of natural fertility and soil productivity, hence creating an important use of fertilizers with nitrogen, phosphorous, potassium, calcium and magnesium, thus reducing costs of fertilization and use of agroplastics in vegetable gardens of the area.

Due to the above, the aim of this research was to evaluate a cultural practice of the rational use of soil based on organic fertilizer and plant covers, in order to increase soil microflora and significantly reduce the application of synthetic fertilizers in tomato production, which will elevate the productivity and competitiveness of the soil in 2007 and 2008.


Experiment 1

Before planting tomato, the legume Mucuna pruriens was planted in beds 1.8 m in width, with minimal farming (only to remake the beds of the previous crop), at a sowing density of 2.77 plants m-2, which grew for 65 days starting June 18, 2007; it was then cut and spread on the soil and eight weeks later, tomato was sowed on the same beds, during the cycle 2007-2008.

In the early flowering stage in M. pruriens plants, the amount of dry matter in leaves, stalks and roots was quantified in three randomly chosen plants from three 280 m2 fields of the Northern Region Research Center (CIRNO); Experimental Station of the Valley of Culiacán (CEVACU); National Forestry, Agriculture and Cattle Research Institute (INIFAP).

hortalizas. Se ha demostrado que el uso de leguminosas sembradas en rotación con el tomate, ya sea como acolchado vegetal o como abono verde, es una solución alternativa para disminuir el uso excesivo de fertilizantes químicos y sus consecuencias adversas (Herrero et al., 2001; Villarreal et al., 2007).

Además el uso de cobertura vegetal puede activar la población natural de microorganismos benéficos del suelo, como bacterias, hongos filamentosos y formadores de micorriza, actinomicetos, entre otros, al incrementarse la cantidad de carbono y nitrógeno orgánicos del suelo. Por otro lado, existe suficiente evidencia documentada que la aplicación al suelo de vermicompost, es fuente de macro y microelementos para los cultivos (Irissón-Name et al., 1999; Yongchao et al., 2005) y también mejora las condiciones físicas y biológicas del suelo.

Los atributos de la cobertura orgánica del suelo y el vermicompost combinados, impactan en el aumento de la fertilidad natural y la productividad del suelo, por lo tanto, generan un ahorro importante en uso de fertilizantes nitrogenados, fosforados, potásicos, en calcio y magnesio, y en consecuencia se reducirán los costos por fertilización y uso de agroplásticos en la horticultura de la región.

Por lo anterior, el objetivo de la investigación fue evaluar una práctica cultural de uso racional del suelo a base de abono orgánico y cobertura vegetal, con la finalidad de aumentar la microflora del suelo y reducir significativamente la aplicación de fertilizantes sintéticos en el cultivo de tomate, lo cual elevará la productividad y competitividad del cultivo en 2007 a 2008.


Experimento 1

Previamente a la plantación del tomate, se sembró la leguminosa Mucuna pruriens en camas de 1.8 m de ancho con labranza mínima (sólo para rehacer las camas del cultivo previo), a una densidad de siembra de 2.77 plantas m-2, las cuales crecieron durante 65 días a partir del 18 de junio de 2007; a continuación se cortó y esparció sobre el suelo y ocho semanas después se realizó la siembra del tomate en las mismas camas, durante el ciclo 2007-2008.


En la etapa de inicio de floración de las plantas de M. pruriens se cuantificó la cantidad de materia seca de hojas tallos y raíz, en tres plantas elegidas al azar de tres lotes de 280 m2 de terreno del Centro de Investigación Regional Norte (CIRNO); Campo Experimental Valle de Culiacán (CEVACU); Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP).

Con esta finalidad se extrajeron las plantas de M. pruriens del suelo, se llevaron al laboratorio y se lavaron con agua y se orearon sobre papel absorbente; a continuación se separaron hojas tallos y raíces, mismos que se colocaron en una estufa con circulación forzada de aire a una temperatura de 65±1 ºC durante 48 h, y después se pesaron en una balanza semianalítica digital para determinar su peso seco.

Para estimar la capacidad de fijación de nitrógeno atmosférico por las plantas de M. pruriens, se empleó el método de la diferencia en acumulación de nitrógeno en plantas fijadoras (M. pruriens) y no fijadoras de N2 (Hauser y Nolte, 2002). Las plantas utilizadas como no fijadoras de N2 fue soya no nodulante [Glycine max (L.) Merr.] variedad “Nitrasoy”, suministrada por NCARS de North Carolina State University, Raleigh, USA. En época de floración de ambas leguminosas se midió la concentración de nitrógeno total en la materia seca de hojas, tallos y raíces de las plantas (Alcántar y Sandoval, 1999). Para tal finalidad se seleccionaron al azar y se extrajeron cuatro plantas de cada uno de tres lotes de 280 m2.

El aporte de N, incluido el fijado simbióticamente con cepas nativas de Rhizobium sp. y el N capturado o reciclado del suelo que quedó residual del cultivo anterior, se determinó midiendo el contenido de N-total en la biomasa seca de parte aérea y raíces de las plantas de Mucuna pruriens por el método del Microkjeldahl (Alcántar y Sandoval, 1999), en las mismas muestras de plantas tomadas como se indica en el apartado anterior.

Experimento 2

Las características del vermicompost utilizado en el trabajo experimental fueron las siguientes: pH 7.8, conductividad eléctrica 4.36 dS m-1, materia orgánica 10.8%, nitrógeno total 0.54%, potasio 0.9%, calcio 2.25%, magnesio 0.39%, azufre 1.6%, hierro 530 ppm, cinc 80 ppm, cobre 12 ppm, manganeso 345 ppm, fósforo fue 90 ppm (AOAC, 1998; Cajuste, 1987).

With this purpose, M. pruriens plants were removed from the ground, taken to the lab, washed with water and left to dry on paper towels; later, leaves, stalks and roots were separated and placed on a heater with forced air circulation, at a temperature of 65±1 ºC for 48 h, and then weighed in a semianalytic digital scale to determine its dry weight.

To estimate the atmospheric nitrogen fixation capacity by M. pruriens plants, the method used was the nitrogen accumulation difference for fixating plants (M. pruriens) and non-fixating of N2 (Hauser and Nolte, 2002). The plants used as non-fixators of N2 were non-nodulating soybeans [Glycine max (L.) Merr.] of the “Nitrasoy” variety, supplied by NCARS of the North Carolina State University, Raleigh, USA. During the flowering of both legumes, the total concentration of nitrogen was measured in the dry matter of plant leaves, stalks and roots (Alcántar and Sandoval, 1999). For this purpose, four plants of each were chosen at random and extracted from three fields, each 280 m2.

The contribution of N, including the symbiotically fixated with native strains of Rhizobium sp. and the N captured or recycled from the soil left over from the previous crop, was calculated by measuring the total content of N in the dry biomass of aerial parts and the root of Mucuna pruriens plants by the Microkjeldahl method (Alcántar and Sandoval, 1999), in the same plant samples taken as indicated by the above section.

Experiment 2

The characteristics of the vermicompost used in the experiment were as follows: pH 7.8, electrical conductivity 4.36 dS m-1, organic matter 10.8%, total nitrogen 0.54%, potassium 0.9%, calcium 2.25%, magnesium 0.39%, sulhpur 1.6%, iron 530 ppm, zinc 80 ppm, copper 12 ppm, manganese 345 ppm, phosphorous was 90 ppm (AOAC, 1998; Cajuste, 1987).

In some fertilization treatments of the tomato experiment, vermicompost was applied one week before transplant, and the reduced chemical fertilization (FQR) was 200 N-55 P-100 K; in this way, the treatments studied were as follows: T1) plant cover of the soil with Mucuna pruriens (CVM) + 2 t ha-1 vermicompost + FQR + minimum farming (LM); T2) CVM + 4 t ha-1 vermicompost + FQR + LM; T3) CVM + 6 t ha-1 vermicompost + FQR + LM; T4) CVM,


En algunos tratamientos de fertilización del experimento de tomate, la aplicación de vermicompost se realizó una semana antes del trasplante, la fertilización química reducida (FQR) fue 200 N-55 P-100 K; de esta forma, los tratamientos estudiados fueron los siguientes: T1) cobertura vegetal del suelo con Mucuna pruriens (CVM) + 2 t ha-1 de vermicompost + FQR + labranza mínima (LM); T2) CVM + 4 t ha-1 de vermicompost + FQR + LM; T3) CVM + 6 t ha-1 de vermicompost + FQR + LM; T4) CVM, sin vermicompost + FQR + LM y T5) fertilización convencional (400 N + 120 P + 300 K + 100 Ca) + acolchado plástico + labranza convencional. Se empleó el diseño experimental de bloques al azar, con tres repeticiones; la parcela experimental consistió de tres camas de 1.8 m de ancho y 10 m de longitud, equivalente a 54 m2.

La semilla de tomate bola, fue un híbrido de crecimiento determinado resistente al ataque de Fusarium oxysporum (Schl) y F. lycopersici, sembradas en charolas de poliestireno de 200 cavidades durante cinco semanas en invernadero, después se trasplantaron en camas de 1.8 m de ancho y a 30 cm de equidistancia tanto con labranza mínima y cobertura vegetal del suelo con Mucuna pruriens, como con labranza convencional consistente en un barbecho, dos pasos de rastra, formación de camas y colocación del acolchado plástico sobre éstas.

Las evaluaciones de emisión de CO2 del suelo y simbiosis micorrízica se realizaron sólo en los tratamientos T2 y T5, por ser ambos contrastantes en fertilización mineral de N, P, K y Ca, como en aplicación de vermicompost y tipo de cobertura del suelo, en el experimento de tomate.

Al inicio de la floración de las plantas del cultivo de tomate se obtuvo una muestra compuesta de tres submuestras de suelo obtenidas del nivel 0-15 cm de profundidad, en cada repetición de los tratamientos T2 y T5 del experimento para cuantificar la emisión de CO2, mediante el método de fumigación-incubación (Jenkinson y Powlson, 1976).

La simbiosis micorriza (grado de colonización micorrízica) se determinó, en los tratamientos T2 y T5, en muestras de raíces de plantas de tomate obtenidas al momento de la floración, las cuales se mantuvieron en medio FAA hasta su procesamiento mediante la técnica de clareo y tinción de las raíces, de acuerdo al procedimiento descrito por Sieverding (1983).

Se determinó la cantidad de nitrógeno (N-total), P, K, Ca, Mg, en la materia seca de hojas, en la etapa de desarrollo de frutos (80 días después del trasplante); para tal fin se muestrearon hojas jóvenes completamente desarrolladas en 20 plantas por

without vermicompost + FQR + LM y T5) conventional farming (400 N + 120 P + 300 K + 100 Ca) + plastic padding + conventional farming. The randomized block experimental design was used, with three repetitions; the experimental field consisted of three beds, each 1.8 m wide and 10 m long, equivalent to 54 m2.

The tomato seed was a growth hybrid considered resistant to the attack of Fusarium oxysporum (Schl) and F. lycopersici, planted in polystyrene trays with 200 cavities during five weeks in a greenhouse, and transplanted in beds 1.8m wide and 30 cm de apart, with minimum farming and covered with Mucuna pruriens, and conventional farming, consisting in fallow land, two passages of a rototiller, formation of beds and placement of plastic padding on them.

The soil CO2 emission evaluations and mycorrhizal symbiosis were carried out only in treatments T2 and T5, since both contrasted in mineral fertilization of N, P, K and Ca, as well as in vermicompost application and type of vegetation cover, in the tomato experiment.

At the beginning of the flowering of the tomato plants, a sample was taken, composed of three soil subsamples from depths between 0 and 15 cm, in each repetition of treatments T2 and T5 of the experiment to quantify the emission of CO2, with the fumigation-incubation method (Jenkinson and Powlson, 1976).

Mycorrhizal symbiosis (degree of mycorrhizal colonization) was taken in treatments T2 and T5, in root samples from tomato plants taken during flowering, which were kept in an medium FAA until processed with the root whitening and tinting technique, according to the procedure described by Sieverding (1983).

The amount of nitrogen (N-total), P, K, Ca, Mg, was estimated in the dry matter of leaves in the development stage of fruits (80 days after the transplant). For this, young fully developed leaves were sampled in 20 plants per treatment repetition, in a development stage of the first fruits of the crop. The N-total was estimated using the Microkjeldahl method, the phosphorus analysis was carried out through colorimetry in a spectrophotometer UV/VIS, and the remaining elements were determined in an atomic absorption spectrophotometer, model Spectr AA220 method 993.3 and method 974.27 respectively (AOAC, 1998).


repetición de tratamiento, etapa de desarrollo de los primeros frutos del cultivo. La determinación de N-total se realizó por el método de Microkjeldahl, el análisis de fósforo se efectuó por colorimetría en un espectrofotómetro UV/VIS, y los elementos restantes se determinaron en un espectrofotómetro de absorción atómica, modelo Spectr AA220 método 993.3 y método 974.27, respectivamente (AOAC, 1998).

El rendimiento y calidad de fruto se evaluó durante ocho semanas de cosecha, se colectaron frutos fisiológicamente maduros y se clasificaron por tamaños, de acuerdo a los estándares del USDA (1992). Los parámetros registrados de vida poscosecha de los frutos fueron la firmeza y la pérdida de peso, y se determinaron con base a la AOAC (1998); éstos se realizaron en la cuarta semana del periodo de cosecha, eligiendo al azar seis frutos en estado de madurez rojo rompiente “braker”, por cada repetición de tratamiento.


Producción de materia seca por las plantas de M. pruriens y fijación de N2. La biomasa seca total producida, a los 65 días después de la emergencia de las plantas, en hojas, tallos y raíces, como promedio de tres plantas en los tres lotes sembrados de la leguminosa, fue de 63.51±15.9 g planta-1, de esta cantidad 35.31±7.58 g correspondieron a hojas, 25.33±8.55 g a tallos y 2.87±0.29 g a raíces. Con base en la densidad de plantas que se sembró de Mucuna pruriens, el total de biomasa seca correspondió 1 762.4 kg ha-1. El crecimiento de las plantas de Mucuna pruriens varía de acuerdo con las condiciones de fertilidad del suelo, clima y manejo del cultivo prevalecientes en la zona de cultivo. Los resultados de este trabajo, aunque no son de tiempos de crecimiento comparables del cultivo de Mucuna pruriens, fueron menores a los reportados por Hauser y Nolte (2002), quienes informan producciones de biomasa seca de distintas variedades de Mucuna pruriens que fluctuaron entre 3.27 y 6.6 t ha-1, desarrolladas durante 40 semanas en un clima de bosque tropical húmedo de Camerún con 1 513 mm de lluvia.

Por otro lado, Houngnandan et al. (2000) informan que Mucuna pruriens no inoculada con bacterias Rhizobium sp. produjo entre 1.5 y 8.7 t ha-1 de follaje seco a 20 semanas después de la siembra, en tres localidades con clima de sabana.

Por su parte, la cantidad estimada de nitrógeno atmosférico fijado por M. pruriens en simbiosis con Rhizobium sp. osciló entre 712 y 1 618 mg de N planta-1, con un promedio de 1 090 mg

Yield and fruit quality were evaluated during eight weeks of planting; physiologically mature fruits were collected then classified by size, according to USDA standards (1992). The registered parameters of post-harvest life the of the fruits were firmness and weight loss, and were determined based on AOAC (1998); these were carried out on the fourth week of planting season, choosing six fruits at random in the “braker” state of maturity for each treatment repetition.


Production of dry matter by the M. Pruriens plants and N2 fixation. The total dry biomass produced 65 days after plant emergence in leaves, stocks and roots, as an average of three plants on three fields planted with the legume, was 63.51±15.9 g plant-1. Out of this amount 35.31±7.58 g was leaves, 25.33±8.55 g stock and 2.87±0.29 g roots. Based on density of Mucuna pruriens plants sowed, the total dry biomass was 1 762.4 kg ha-1. Mucuna pruriens plant growth varies depending on soil fertility conditions, weather and management of the prevaling crop in the area. Although results of this work are not about comparable growth times of the Mucuna pruriens crop, they were lower than those reported by Hauser and Nolte (2002), evwho claim productions of dry biomass in diverse varieties of Mucuna pruriens fluctuating between 3.27 and 6.6 t ha-1, developed during a 40-week period in tropical rainforest weather of Cameroon, with 1 513 mm of rain.

On the other hand, Houngnandan et al. (2000) inform that Mucuna pruriens not inoculated with Rhizobium sp. bacteria produced between 1.5 and 8.7 t ha-1 of dry foliage 20 weeks after planting in three locations with savannah weather.

Likewise, the estimated amount of atmospheric nitrogen fixated by M. pruriens in symbiosis with Rhizobium sp. fluctuated between 712 and 1 618 mg of N plant-1, with an average of 1 090 mg of N plant-1, equivalent to 30.27 kg ha-1 (Table 1). The relatively low amount of N fixated from the atmosphere by native strands of Rhizobium sp. may be partially due to the low nodulation observed in the roots of the M. pruriens, plants, which was 24.03 mg plant-1 of nodular biomass, since the seed of the legume was not inoculated with Rhizobium sp. bacteria.


de N planta-1, equivalente a 30.27 kg ha-1 (Cuadro 1). La cantidad relativamente baja de N fijado de la atmósfera por cepas nativas de Rhizobium sp. puede deberse en parte a la baja nodulación observada en las raíces de las plantas de M. pruriens, que fue de 24.03 mg planta-1 de biomasa nodular, ya que no se inoculó con bacterias Rhizobium sp. la semilla de la leguminosa.

Por otro lado, los valores de N fijado por la leguminosa son relativamente bajos, debido a la baja densidad de siembra de la M. pruriens, y resultaron inferiores a los indicados por Crammer et al. (2004), quienes registraron tasas de fijación de N2 por M. pruriens que oscilaron en promedio entre 97 y 150 kg ha-1 de N fijado de dos sitios de alto y bajo potencial productivo, respectivamente. La eficiencia de la fijación simbiótica de N2 está en función del genotipo de la planta hospedera, del genotipo de Rhizobium sp. y de los factores ambientales (Whitehead, 1995; Unkovich y Pate, 2000).

Las prácticas culturales de manejo del suelo, como la empleada en este estudio en los tratamientos con aplicación de vermicompost y cobertura vegetal del suelo, pueden fomentar condiciones favorables para el crecimiento de las plantas y la actividad bacteriana, y éstas pueden inducir importantes tasas de fijación de N2 (Whitehead, 1995).

On the other hand, the values of N fixated by the legume are relatively low, due to the low density of M. pruriens, and were lower to those pointed out by Crammer et al. (2004), who recorded N2 fixation rates by M. pruriens that fluctuated, on average, between 97 and 150 kg ha-1 of N fixated from two sites of high and low production potential, respectively. The efficiency of symbiotic fixation of N2 relies on the genotype of the host plant, of the genotype of Rhizobium sp. and environmental factors (Whitehead, 1995; Unkovich and Pate, 2000).

The cultural soil management practices such as those used in this study in the treatments with vermicompost and vegetation soil cover may promote favorable conditions fro the growth of plants and bacterial activity, which can induce important rates of N2 fixation (Whitehead, 1995).

Nitrogen contribution by Mucuna pruriens. The contribution of N on the biomass of de M. pruriens, 65 days after emergence, the legume accumulated 1 242.7 mg plant-1 of N in its aerial parts, and with a density of 27 750 plants ha-1, this adds up 34.5 kg ha-1; this nitrogen is a potential reserve for the following crop, which will become available gradually, since it will rely on the rate

of mineralization of the content of organic N in the straw, the temperature and the microbial activity of the soil (Katrien et al., 2006).

The accumulation of N in the biomass of legumes such as M. pruriens has an important impact on the recycling of nitrogen in the soil, since it retains this element in its biomass, avoiding its loss to water tables and the air (Stenberg et al., 2006).

Soil CO2 release. A significant difference was observed (p= 0.0001) in the release of CO2 from the soil in treatments T5 and T2, which amounted to 22.15 and 37.51 mg de CO2 g-1 of

†= N acumulado por plantas fijadoras de N2 (M. pruriens); ‡= N acumulado por plantas no fijadoras (soya no nodulante); η= N2 atmosférico fijado por plantas de M. pruriens.

Lote Acumulación de N (mg planta-1) N-N2 fijado de la atmósfera Fijadora † No fijadora ‡ η (mg planta-1) η (kg ha-1)

1 1843 ± 441 225 ± 157 1618 ± 536 44.9 ± 14.82 857 ± 363 145 ± 49 712 ± 314 19.8 ± 8.73 1028 ± 615 88 ± 19 941 ± 608 26.11 ± 16.7

1310 153 1090 30.25

Cuadro 1. Acumulación fijación de nitrógeno por Mucuna pruriens y de soya no nodulante.Table 1. Accumulation fixation of nitrogen by Mucuna pruriens and non-nodulating soybean.

X

Aporte de nitrógeno por Mucuna pruriens. El aporte de N en la biomasa de M. pruriens, a 65 días de emergencia, la leguminosa acumuló 1 242.7 mg planta-1 de N en su parte aérea y con densidad de 27 750 plantas ha-1 equivale a 34.5 kg ha-1; este nitrógeno será una reserva potencial para el cultivo subsiguiente, cuya disponibilidad será en forma paulatina, ya que dependerá de la velocidad de mineralización del N-orgánico contenido en la paja, la temperatura y la actividad microbiana del suelo (Katrien et al., 2006).

La acumulación del N en la biomasa de las leguminosas como la M. pruriens, tiene un impacto importante enel reciclaje de nitrógeno en el suelo al retener


este elemento en su biomasa, evitando su pérdida hacia mantos acuíferos y la atmósfera (Stenberg et al., 2006).

Emisión de CO2 del suelo. Se observó diferencia significativa (p= 0.0001) en liberación de CO2 del suelo entre el tratamiento T5 y T2, cuyas cantidades fueron de 22.15 y 37.51 mg de CO2 g-1 de suelo seco, respectivamente. Este resultado sugiere mayor actividad microbiana del suelo en el tratamiento T2 de manejo racional del suelo, el cual aportó más carbono al suelo que T5.

La diferencia en liberación de CO2 del suelo, se debió al aporte de carbono orgánico por parte de la biomasa de M. pruriens y la aplicación de vermicompost; a este respecto, Weixin et al. (2007) encontraron un aumento de 47% en el flujo de CO2 en el suelo cultivado con maíz respecto al suelo desnudo, ambos fertilizados con nitrógeno, atribuyéndole este resultado a la mayor actividad microbiana a consecuencia de mayor disponibilidad de detritus orgánicos en la rizófora del maíz. Por otro lado, se menciona que la liberación de bióxido de carbono del suelo (CO2) por la actividad microbiana del suelo, depende de la cantidad de material orgánico presente en el suelo (Santamaría-Romero et al., 2001; Schloter et al. 2003).

La colonización micorrízica en raíces de plantas de tomate fue significativamente diferente (p= 0.0001) entre el tratamiento T2 y T5 en 29.5% mayor en T2. La superior colonización micorrízica de las raíces observada en las plantas de tomate en el tratamiento T2, sugiere una proliferación de hongos micorrízicos en el suelo por la mayor disponibilidad de materia orgánica en este tratamiento, que en T5 (4.08%).

Los valores de colonización de las raíces de plantas de tomate en el tratamiento T2, fueron similares a los observados por Cavagnaro et al. (2006) en tomate silvestre cultivado bajo manejo orgánico (24.2% de colonización); y menores a los mencionados por Sorensen et al. (2005), en poro (Allium porrum) (35 a 80% de colonización micorrízica), planta considerada como dependiente de micorriza por tener escaso sistema radicular.

La escasa colonización micorrízica encontrada en este estudio puede atribuirse que el tomate, es una planta con sistema radicular extenso, lo cual no la hace dependiente de la micorriza y al contenido moderado o alto de P en el suelo del experimento por efecto de los tratamientos y al reducido potencial de inóculo del mismo (Boswell et al., 1998).

dry soil, respectively. This result suggests greater microbial activity in the soil in treatment T2 of rational soil use, which provided the soil with more carbon than T5.

The difference in CO2 release by the soil was due to the contribution of organic carbon by the biomass of M. pruriens and the vermicompost. In this regard, Weixin et al. (2007) found an increase of 47% in the flow of CO2 in soil with maize planted in comparison to naked soil, both having been fertilized with nitrogen; the result was attributed to the greater microbial activity caused by the greater availability of organic detritus in the maize rhizophora. It is also mentioned that the release of CO2 from the soil due to microbial activity depends on the amount of organic material present in the soil (Santamaría-Romero et al., 2001; Schloter et al. 2003).

Mychorrhizal colonization in the roots of tomato plants was significantly different (p= 0.0001) in treatments T2 and T5 (29.5% higher in T2). The higher mychorrhizal colonization of the roots observed in tomato plants in treatment T2 suggests a proliferation of mychorrhizal fungi in the soil due to higher availability of organic matter in this treatment than in T5 (4.08%).

The colonization values of roots of tomato plants in treatment T2 were similar to those observed by Cavagnaro et al. (2006) in wild tomato planted under organic management (24.2% colonization), and lower to those mentioned by Sorensen et al. (2005), on leek (Allium porrum) (35 to 80% of mychorrhizal colonization), a plant considered to depend on mychorrhizal, due to its scarce radical system.

The scarce mychorrhizal colonization found in this study may be due to the tomato being an extensive radical system, which does not make it dependent on mychorrhiza and the moderate or high P level in the soil of the experiment as an effect of the treatments and its reduced potential for inoculation (Boswell et al., 1998).

In relation to the absorption of macroelements by tomato plants in the stage of growth of the earliest fruits (80 after transplant), contents of N, K, Ca and Mg were not influenced by treatments (p>0.05). Nitrogen content fluctuated between 3.86 and 4.72%, for potassium, between 2.55 and 3.03%, between 1.88 and 2.35% for calcium, and magnesium, between 0.35 and 0.41%; on the other hand, phosphorous content was influenced by the treatments (p≤0.05).


En relación a la absorción de macroelementos por las plantas de tomate, en la etapa de desarrollo de los primeros frutos (80 días después del trasplante), el contenido de N, K, Ca y Mg no fue influenciado por los tratamientos (p>0.05); el contenido de nitrógeno fluctuó entre 3.86 y 4.72%, el de potasio entre 2.55 y 3.03%, el de calcio fluctuó entre 1.88 y 2.35%, el de magnesio entre 0.35 y 0.41%; por su parte, el contenido de fósforo si fue influenciado por los tratamientos (p≤0.05).

Los tratamientos T4 y T3 fueron de mayor (0.44%) y menor (0.27%) concentración de este elemento, respectivamente; no obstante, el contenido comparativamente bajo de P en hojas de las plantas del T3, no se observó síntoma de deficiencia de este elemento en las mismas. Estos resultados muestran que los tratamientos T1, T2, T3 y T4, de dosis reducidas de N, P y K, y no aplicación de Ca, respecto al tratamiento T5 de dosis altas de dichos elementos, no afectaron la nutrición de las plantas de tomate en esos elementos nutritivos.

Además los niveles observados de estos nutrimentos en las hojas, no afectaron la producción ni la calidad de los frutos de tomate. Villarreal et al. (2006) detectaron valores similares de N, P y K en hojas jóvenes de plantas de tomate, a 83 días después de trasplante en un experimento de campo con dosis de 400 N, 115 P y 290 K, sin uso de cobertura vegetal del suelo y 250 N-50 P-150 K con uso de dos cultivos de cobertura, y mismo tipo de suelo. Las dosis de fertilización aplicadas con dichos elementos reduce su acumulación en el suelo y la posibilidad de provocar efectos negativos en la nutrición de las plantas por efecto de desbalances entre estos elementos nutritivos en el suelo (Fageria et al., 1997).

Es importante destacar la carencia de efecto de tratamiento en la nutrición de Ca y Mg de las plantas de tomate, lo cual confirma que el suelo vertisol de textura arcillosa, tiene alta disponibilidad de estos elementos para las plantas. Resulta de particular interés las aplicaciones de Ca al suelo en cultivo convencional de tomate en la zona de estudio, donde los productores lo aplican para prevenir la pudrición apical del fruto y evitar problemas de calidad poscosecha como la firmeza y pérdida de peso de los frutos; no obstante, en este estudio no se observaron dichos problemas. Producción de fruto de tomate. La producción total de fruto de exportación fue estadísticamente diferente entre tratamientos (p= 0.0071); las plantas de mayor rendimiento fueron las del T2 (106.38 t ha-1), en orden descendente le siguieron las plantas de los tratamientos T1, T3, T4 y T5, con rendimientos de 96.21, 95.18, 89.63 y 75.9 t ha-1,

Treatments T4 and T3 displayed the highest (0.44%) and lowest (0.27%) concentration of this element, respectively. Despite the comparatively low content of P in leaves from plants in T3, they showed no symptoms of any deficiency of this element. These results indicate treatments T1, T2, T3 and T4, of reduced N, P and K doses, and no Ca in comparison to treatment T5 with high doses of these elements, did not affect the nutrition of tomato plants in these nutritional elements.

The levels of these nutrients observed in leaves did not affect tomato fruit production or quality. Villarreal et al. (2006) found similar values of N, P and K in young leaves from tomato plants, 83 days after transplant in an experimental station with doses of 400 N, 115 P and 290 K, without a vegetation cover and 250 N-50 P-150 K using two cover crops and the same soil type. The doses of fertilizer with these elements reduces their accumulation in the soil and the possibility of causing negative effects in plant nutrition due to imbalances of these nutritional elements in the soil (Fageria et al., 1997).

It is worth noting the lack of an effect of a treatment in the nutrition of Ca and Mg in tomato plants, which confirms that the vertisol soils with a clayey texture have a high availability of these elements for plants. Also particularly interesting are the applications of Ca in conventional tomato soil in the area of study, where farmers use it to prevent apical rotting of the fruit and to avoid postharvest quality problems, such as firmness and loss of fruit weight; however, these problems did not arise in this study.

Production of tomato fruit. The total production of fruits for export was statistically different between treatments (p= 0.0071); higher-yielding plants came from T2 (106.38 t ha-1), in descending order came plants from treatments T1, T3, T4 and T5, yielding 96.21, 95.18, 89.63 and 75.9 t ha-1, respectively (Figure 1); there were only significant differences in yield between plants of treatments T5 vs T2 and T1 (Tukey, α= 0.05). An approximate yield of de 57 t ha-1 of export-quality fruit is considered acceptable by local tomato farmers, in the varieties recommended by INIFAP (2003) for the valley of Culiacán, Sinaloa; they produce 45 to 79 t ha-1 of export-quality tomato.

In regard to the quality by fruit size to the package for export (Figure 1), this was influenced by the treatments (p≤ 0.05); the amount of large fruits (4∗4 + 4∗5) was 60.45 t ha-1 in plants from treatment T2, which was


respectivamente (Figura 1); solamente hubo diferencia significativa en rendimiento entre las plantas del tratamiento T5 vs T2 y T1 (Tukey, α= 0.05). Un rendimiento aproximado de 57 t ha-1 de fruto de calidad exportación, se considera aceptable por los productores de tomate bola de la región, y las variedades sugeridas por INIFAP (2003) para el valle de Culiacán, Sinaloa; generan de 45 a 79 t ha-1 de tomate calidad de exportación.

Respecto a la calidad por tamaños de fruto al empaque para exportación (Figura 1), ésta fue influenciada por los tratamientos (p≤ 0.05); la cantidad de frutos de tamaño grande (4∗4 + 4∗5) fue de 60.45 t ha-1 en las plantas del tratamiento T2, misma que fue significativamente diferente (p= 0.002) sólo a la cantidad de frutos de las plantas de los tratamientos T4 y T5 que generaron 44.99 y 38.45 t ha-1, respectivamente.

El rendimiento de frutos de tamaño mediano (5∗5 + 5∗6) y chico (6∗6 + 6∗7) no fue influenciada por los tratamientos (p= 0.144), ya que el rendimiento de tamaño mediano osciló entre 42.66 y 34.05 t ha-1 en las plantas del tratamiento T2 y T5, respectivamente. Entre tanto, el rendimiento de frutos de tamaño chico osciló entre 4.52 y 3.27 t ha-1 en las plantas de los tratamientos T4 y T2, respectivamente y no hubo efecto significativo de tratamiento (p= 0.628).

also only different (p= 0.002) to the amounts of fruits from treatments T4 and T5 that produced 44.99 and 38.45 t ha-1, respectively.

The yield of mid-sized (5∗5 + 5∗6) and small fruits (6∗6 + 6∗7) was not influenced by treatments (p= 0.144), since the yield of the medium size fluctuated between 42.66 and 34.05 t ha-1 in plants from treatments T2 y T5, respectively. Meanwhile, the yield of small fruits fluctuated between 4.52 and 3.27 t ha-1 in plants from treatments T4 and T2, respectively and there was no significant effect of treatment (p= 0.628).

The total production of marketable fruit was influenced by the treatments (p= 0.0034); the treatment with the highest yield was T2, with 140.73 t ha-1, which was also significantly different only to treatment T5 that yielded 109.41 t ha-1; treatments T1, T3 and T4 yielded 129.454, 128.82, and 127.162 t ha-1, respectively.

The attributes of the organic cover of the soil for its carbon and nitrogen contribution, and of the vermicompost, for its contribution of nutritional elements Irissón-Name et al. (1999); Matheus et al. (2007) and improving soil physical and biological conditions (Yongchao et al., 2005), which impact the increase in soil fertility, therefore in crop yield.

Sainju et al. (2001) found similar results in fruit yield, biomass and N absorption in tomato cultivations between high and low-nitrogen fertilizer dose treatments and the use of cover crops based on broad beans, clover and rye. In an experiment on chili peppers by Roe et al. (1997) compost combined with low doses of synthetic fertilizers was also noticed to produce higher fruit yields.

In a complementary manner, applying compost combined with mineral nitrogen has been proven to increase the beneficial effect as a fertilizer; in this regard, Meunchang et al. (2006) achieved raises in foliage (40%) and root growths (66%) in tomato plants aged 55 days,with the application of 3 to 9 t ha-1 of compost of subproducts of sugarcane mills combined with 150 to 300 kg ha-1 of nitrogenated fertilizer. Velasco et al. (2001) observed an increase, in the control without the application of vermicompost or innoculant,in dry matter and the yield of tomato fruits, with

Figura 1. Producción de tomate de exportación por tamaños de empaque, en los diferentes tratamientos. Barras en I indican error estándar de la media.Figure 1. Production of export tomato by package sizes, in different treatments. Bars in I indicate standard error of the average.

Prod

ucci

ón d

e fru

to (t

ha-1

)

T1 T2 T3 T4 T5

Tratamientos

120

100

80

60

40

20

0

a a

ab ab

b

ab a

ab bc a

a c a

a a

a a a a a

GrandeMediano ChicoTotal


La producción de fruto total comercializable se vio influenciada por los tratamientos (p= 0.0034); el tratamiento con mayor rendimiento de fruto fue el T2, con 140.73 t ha-1, mismo que fue significativamente diferente sólo al tratamiento T5 que rindió 109.41 t ha-1; los tratamientos T1, T3 y T4 rindieron 129.454, 128.82, y 127.162 t ha-1, respectivamente.

Los atributos de la cobertura orgánica del suelo por su aporte de carbono y nitrógeno al suelo, y del vermicompost, por su aporte de elementos nutritivos Irissón-Name et al. (1999); Matheus et al. (2007) y mejorador de las condiciones físicas y biológicas del suelo (Yongchao et al., 2005), combinados impactan en el aumento de la fertilidad del suelo y por ende en el rendimiento del cultivo.

Sainju et al. (2001) encontraron resultados similares en rendimiento de fruto, biomasa y absorción de N en el cultivo de tomate entre tratamientos de dosis altas y reducidas de fertilización nitrogenada y con uso de cultivos de cobertura a base de haba, trébol y centeno. En un experimento realizado en chile por Roe et al. (1997) también observaron que los compost combinados con dosis bajas de fertilizante sintético generaron los rendimientos de fruto más altos.

A manera de complemento, se ha establecido que la aplicación de compost combinado con nitrógeno mineral aumenta su efecto benéfico como fertilizante; a este respecto, Meunchang et al. (2006) lograron incrementos en crecimiento de follaje (40%) y raíz (66%) de plantas de tomate a los 55 días de edad con aplicación de 3 a 9 t ha-1 de compost de subproductos de molienda de caña de azúcar combinada con 150 a 300 kg ha-1 fertilizante nitrogenado. Velasco et al. (2001) observaron incremento, respecto al testigo sin aplicación de vermicompost o inoculante, en la materia seca y el rendimiento de fruto de plantas de tomate de cáscara con la adición de 10 t ha-1 de vermicompost ya sea solo o combinado con inoculación de hongos micorrízicos arbusculares (Glomus intraradix).

Calidad poscosecha de frutos de tomate

Los resultados de firmeza de frutos de tomate fueron los siguientes: al día de cosecha en estado de madurez rojo rompiente “braker”, y a 6 y 12 días de almacenamiento poscosecha a 20 °C y 85% de humedad relativa. Sólo se observó efecto significativo de tratamiento en la firmeza de los frutos a los 12 días de almacenamiento poscosecha (p= 0.0201); en este tiempo de almacenamiento, el tratamiento T1

10 t ha-1 of vermicompost, whether alone or combined with arbuscular mychorrhizal fungi inoculation (Glomus intraradix).

Postharvest tomato fruit quality

The results of tomato fruit firmness were as follows: to the day of planting in the “braker” state of maturity and 6 and 12 days after postharvest storage at 20 °C and 85% relative humidity. The only observed significant effect of treatment in fruit firmness was 12 days after postharvest storage (p= 0.0201); in this storage time, treatment T1 displayed the greatest firmness, with a value of 7.35±2.3 N, slightly different (Tukey, α= 0.05) only to treatment T4 that displayed 4.85±1.4 N; treatment T1 as statistically equal to T2, T3 and T5 (Figure 2).

At the moment of planting (day 1), treatment T1 had the highest value for firmness, followed in descending order by treatments T2, T5, T3 and T4; after six days of postharvest storage, treatment T2 had the highest value (9.76±2.3 N), followed in descending order by treatments T1, T5, T4 and T3.

These results denoted that treatment T1 showed an adequate behavior in the firmness of tomato fruits in the three studied times of postharvest. Treatment T4 was also noticed as having the lowest values for firmness on days 1, 6 and 12 after harvest, in comparison to treatments with vermicompost and the one with traditional fertilization, which suggests that vermicompost improved the firmness of the fruits.

These differ to those displayed by Villarreal et al. (2002), who studied the effect of ionic forms (N-NH4 y N-NO3) and doses of 250 to 450 N, 52 to 118 P, 250 to 498 K, in similar temperature and relative humidity conditions of postharvest storage, though with different tomato varieties; in such studies, the postharvest studies carried out on tomato fruits displayed values of firmness that fluctuated between 35 and 46 N after 22 days and 10 N on average after 22 days. The reason for this was that harvesting the fruits in a green-ripe state of physiological maturity, which is less advanced than the “braker” state of maturity used in this work, meant a greater degree of firmness at the beginningof the study (35-46 N) and 22 days after harvest (10 N).


presentó la mayor firmeza, con un valor de 7.35±2.3 N, valor significativamente diferente (Tukey, α= 0.05) sólo al tratamiento T4 que presentó 4.85±1.4 N; el tratamiento T1 fue estadísticamente igual a los tratamientos T2, T3 y T5 (Figura 2).

Al momento de la cosecha (día 1), el tratamiento T1 presentó el valor más alto de firmeza, seguido en orden descendente por los tratamientos T2, T5, T3 y T4; a seis días de almacenamiento poscosecha, el tratamiento T2 registró el mayor valor (9.76±2.3 N), seguido en orden descendente los tratamientos T1, T5, T4 y T3.

Estos resultados denotaron que el tratamiento T1, mostró un comportamiento adecuado en la firmeza de los frutos de tomate, en los tres tiempos poscosecha estudiados. Por otro lado, se observó que el tratamiento T4 presentó valores más bajos de firmeza a 1, 6 y 12 días poscosecha, respecto a los tratamientos con aplicación de vermicompost y el de fertilización tradicional, lo cual sugiere que la aplicación de vermicompost mejoró la firmeza de los frutos.

Estos difieren de los mostrados por Villarreal et al. (2002), quienes estudiaron, en condiciones de temperatura y humedad relativa similares de almacenamiento poscosecha, el efecto de formas iónicas (N-NH4 y N-NO3) y dosis de 250 a 450 N, 52 a 118 P, 250 a 498 K, pero con variedades distintas de tomate bola; en dichas investigaciones, el estudio poscosecha realizado en los frutos de tomate bola mostró valores de firmeza que oscilaron entre 35 a 46 N a 22 días y 10 N en promedio a 22 días; la razón de ello, se debió a que al cosechar los frutos en un estado de madurez fisiológica verde-maduro, que es menos avanzado que el de “braker” usado en este trabajo, significó mayor grado de firmeza al inicio del estudio (35-46 N) y a 22 días de poscosecha (10 N).

Los resultados de pérdida de peso de frutos de tomate registrados a seis y doce días de almacenamiento postcosecha a 20 °C y 85% de humedad relativa fueron de la siguiente manera: al día 6 de almacenamiento poscosecha, se observó efecto significativo de tratamiento (p= 0.0074); los frutos del tratamiento T1 perdieron el 2.34±0.25% del peso, el cual resultó significativamente diferente a los tratamientos T3, T4 y T5 (Tukey, α= 0.05), mismos que perdieron 1.674±0.13, 1.795±0.23 y 1.837±0.15 % de su peso, respectivamente; la pérdida de peso en los frutos del tratamiento T2 fue estadísticamente igual al resto de los tratamientos.

The results for tomato fruit weight loss recorded on days 6 and 12 of postharvest storage at 20 °C and 85% of relative humidity were as follows: on day 6 of postharvest storage, a significant effect was observed for treatment(p= 0.0074); the fruits from treatment T1 lost 2.34±0.25% of their weight, which resulted to be significantly different to treatments T3, T4 and T5 (Tukey, α= 0.05), which lost 1.674±0.13, 1.795±0.23 and 1.837±0.15 % of their weights, respectively; weight loss for fruits in treatment T2 was statistically equal to the rest of the treatments.

On the other hand, on day 12 of postharvest storage, there was no significant effect of the treatment for weight loss (p= 0.6215); in this period, treatment T1 numerically showed the greatest weight loss (3.647%), followed in descending order by T5, T2, T3 and T4, with 3.381, 3.221, 3.182 and 3.01% of weight loss, respectively; on day 6, treatment T3 lost 28.46% less weight than T1, with the greatest loss, and 8.87% less than the traditional; on day 12, treatment T4 lost 17.46% less weight than T1 with the greatest loss and 10.97% less than T5.

Figura 2. Firmeza del tomate, en función del tiempo de almacenamiento a 20 °C y 85% de humedad relativa. Medias con la misma letra no son significativamente diferentes (Tukey, α= 0.05). Barras en I indican error estándar de la media.Figure 2. Firmness of tomato, based on time of storage at 20 °C and 85% of relative humidity. Averages with the same letter are not significantly different (Tukey, α= 0.05). Bars in I indicate standard error of the average.

Firm

eza d

e fru

tos (

N)

35

30

25

20

15

10

5

0

T1 T2 T3 T4 T5Tratamientos

Día 1Día 6Día 12

a a

a

a

a

a a a a a a a

a

b a


Por su parte, el día 12 de almacenamiento poscosecha, no se observó efecto significativo de tratamiento en pérdida de peso (p= 0.6215); en este período el tratamiento T1 fue el que mostró numéricamente mayor pérdida de peso (3.647%), y le siguieron en orden descendente los tratamientos T5, T2, T3 y T4, con 3.381, 3.221, 3.182 y 3.01% de pérdida de peso, respectivamente; al día seis, el tratamiento T3 perdió 28.46% menos peso que el tratamiento T1 de mayor pérdida, y 8.87% menos que el tradicional; al día doce, el tratamiento T4 perdió 17.46% menos peso que T1 de mayor pérdida y 10.97% menos que T5.

Villarreal et al. (2002) observaron mayores pérdidas de peso en frutos de tomate bola, crecimiento tipo determinado, a 6 y 12 días poscosecha de 3 y 5% respectivamente, en condiciones comparables de almacenamiento de los frutos pero con diferencias en variedad y tratamientos de fertilización de N, P y K, cultivado en tipo de suelo y clima similares en el valle de Culiacán, Sinaloa.

CONCLUSIONES

La cobertura vegetal del suelo con Mucuna pruriens, acumuló en su biomasa nitrógeno fijado de la atmósfera, en cantidad importante que estuvo disponible para el cultivo de tomate; esta cobertura vegetal y la aplicación de vermicompost aumentó la actividad microbiana del suelo. En consecuencia, con el tratamiento T2, se obtuvo igual o mayor cantidad fruto de tomate de calidad exportación que T5, con probabilidad p= 0.05. Los frutos procedentes del tratamiento T2 presentaron buen comportamiento en firmeza y pérdida de peso en el estudio poscosecha y este resultado fue estadísticamente igual en los frutos del T5 durante el estudio.

La nutrición de las plantas de tomate a excepción de P, el contenido de N, K, Ca y Mg en las hojas, no fue influenciado por los tratamientos a 80 días del trasplante (desarrollo de frutos); no obstante, la producción defruto no fue afectada en cantidad (grandes, medianos y pequeños), tampoco en calidad (firmeza y pérdida de peso).

Villarreal et al. (2002) observed greater weight losses in tomato fruits, growth type determined, 6 and 12 days after harvest, of 3 and 5% respectively, in comparable conditions of storage of the fruit, but with differences in variety and treatments of fertilization of N, P and K, planted in similar soil types and climates in the valley of Culiacán, Sinaloa.

CONCLUSIONS

The soil vegetation cover with Mucuna pruriens, accumulated nitrogen fixated from the air in its biomass, in an important amount that was available for the tomato crop; this vegetation cover, together with vermicompost, increased microbial activity in the soil. Consequently, treatment T2 produced the same or greater amounts of export-quality fruit than T5, with a probability of p= 0.05.

Fruits from T2 displayed good behavior in firmness and weight loss in the postharvest study and this result was statistically equal in fruits from T5 during the study.

The nutrition of tomato plants, except for P, the content of N, K, Ca and Mg in leaves, was not influenced by the treatments 80 days after the transplant (fruit development); however, fruit production was not affected in amounts (large, medium and small), or in quality (firmness and weight loss).

AGRADECIMIENTOS

A la Universidad Autónoma de Sinaloa (proyecto PROFAPI 20008/185) y al CONACYT-Gobierno del Estado de Sinaloa (FOMIX proyecto SIN-2007-C02-77335) por su apoyo financiero, al INIFAP-CIRNO-Campo Experimental Valle de Culiacán, por el apoyo con sus instalaciones. A Verónica Pérez Rubio, Werner Rubio Carrasco y Laura Contreras Angulo por su asistencia en el trabajo de laboratorio.



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FORTALECIMIENTO DE LA COMPETITIVIDAD DEL SECTOR AGROPECUARIO EN HIDALGO*

STRENGTHENING THE COMPETITIVENESS OF THE AGRICULTURAL SECTOR IN HIDALGO

Alma Velia Ayala Garay1§, Dora Ma. Sangerman-Jarquín1, Rita Schwentesius de Rindermann2, Miguel Ángel Damían Huato3 y Carmen Guadalupe Juárez Rivera4

1Organismo de Certificación de Implementos y Maquinaria Agrícola. OCIMA-INIFAP. Carretera Los Reyes-Lechería, km 18.5. Chapingo, Texcoco, Estado de México. C. P. 56230. Tel. y Fax. 01 595 9542964, 9542877 y 9543536. ([email protected].). 2Centro de Investigaciones Económicas, Sociales y Tecnológicas de la Agroindustria y la Agricultura Mundial. CIESTAAM-UACH. Carretera México-Texcoco, km 38.5. Chapingo, Texcoco, Estado de México. 3Departamento de Agroecología y Ambiente. Instituto de Ciencias. BUAP. Av. 14 Sur 6301, Ciudad Universitaria. Puebla, Puebla. C. P. 72570. ([email protected]). 4Universidad Politécnica de Tulancingo. Ingenierías. Núm.100. Huapalcalco, Tulancingo, Hidalgo. Tel. 01 775 7558307. ([email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected].

RESUMEN

La producción agrícola en el estado de Hidalgo presenta múltiples características como: propiedad atomizada, minifundio, existencia de monocultivo, productos agrícolas con mínimo valor agregado y escasa integración a nivel de cadena diferentes a la producción primaria, baja productividad, precios bajos y altos costos de producción unitarios; así como bajos ingresos. La presente investigación tuvo como objetivo analizar la competitividad del sector agropecuario en el estado de Hidalgo, con el fin de proponer alternativas para mejorar su posición en 2008-2009. Los costos de producción unitarios elevados están relacionados con los bajos rendimientos que los productores han obtenido en los últimos años. En el caso del estado de Hidalgo sólo con la existencia de apoyos económicos, como el Programa de Apoyos Directos al Campo la producción se vuelve rentable. La innovación (investigación, asesoría técnica y adopción), se convierte en el fundamento de la productividad y competitividad de las empresas y países, sin perder de vista que los procesos de integración económica, modifican tanto los sistemas nacionales de innovación, como los regionales. En esta investigación se concluyó que los costos de insumos y medios de producción, tales como: semilla, fertilizantes, renta de maquinaria, mano de obra, costo de oportunidad de

RESUMEN

Agricultural production in the state of Hidalgo has many characteristics: fragmented ownership, monoculture, agricultural products with low added value and minimal integration at different levels to primary production, low productivity, low prices and high costs unit production, as well as low income. This aim of this study was to analyze the competitiveness of the agricultural sector in the state of Hidalgo, in order to propose alternatives to improve its position in 2008-2009. The high unit production costs are related to low yields that producers have had in recent years. If the state only supports the existence of programs such as the direct countryside support program, production becomes profitable. Innovation (research, technical assistance and adoption), becomes the foundation of productivity and competitiveness of companies and countries without losing sight of the fact that economic integration processes, would change the national and regional innovation Systems. This research concluded that the costs of inputs and means of production such as seed, fertilizer, machinery rental, labor and the opportunity cost of investment and land rent, as well as the lack of production records by farmers; are the reason there is no real knowledge of costs and the net incomes of these.


Aceptado: marzo de 2010

Alma Velia Ayala Garay et al.234 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

la inversión y renta de la tierra; así como, la falta de registros de los costos de producción por parte de los agricultores; razón por la cual no existe un conocimiento real de los costos y de ingresos netos de éstos.

Palabras clave: productividad, monocultivo, asesoría técnica.

INTRODUCCIÓN

La importancia del sector agropecuario para el estado de Hidalgo radica en la contribución del Producto Interno Bruto (PIB) estatal, que en promedio es 9%, así como por la generación de empleo; ya que 23.5% de la población económicamente activa trabaja en alguna actividad relacionada con este sector, y 62.8% de la población vive en zonas rurales (Gobierno del estado de Hidalgo, 2005). Sin embargo, en materia de competitividad, el estado ocupa el lugar 28 de los 32 estados de la república mexicana (IMCO, 2008), ubicándose sólo ligeramente por arriba de San Luis Potosí, Guerrero, Oaxaca y Chiapas.

En el plan estatal de desarrollo del estado de Hidalgo, se plantea que el campo hidalguense enfrenta una serie de problemáticas relacionadas con la tenencia de la tierra, monocultivo y falta de financiamiento; situación que genera serias complicaciones en la comercialización de productos, provocando así el consecuente encarecimiento de los costos de producción (Gobierno del estado de Hidalgo, 2005); lo cual se ve reflejado en baja competitividad (Midley, 2006; Altmann, 2007).

Las cadenas agroalimentarias prioritarias son: maíz, frijol y cebada, por su competitividad e importancia económica y por la interacción con el sector secundario y terciario (Gobierno del estado de Hidalgo, 2005). Sin embargo, las condiciones en que se desarrollan el maíz, frijol y cebada son predominantemente de temporal con 77%, 80% y 99.49% respectivamente, y los rendimientos promedios que tiene el estado son inferiores a la media nacional en más de 40%. Ante la problemática anterior, la presente investigación tuvo como objetivo analizar la competitividad del sector agropecuario en el estado, con el fin de proponer algunas alternativas de mejorar el rendimiento de los cultivos.

El PIB agropecuario del estado de Hidalgo, en el periodo 1999-2006, creció en términos reales 2.55%, el dinamismo en este sector es mayor al de la economía en su conjunto, el PIB estatal en términos constantes se ha incrementado en los

Key words: monoculture, productivity, technical consultancy.

INTRODUCTION

The importance of the agricultural sector for the state of Hidalgo lies in the contribution to the state’s gross domestic product (GDP), which is 9%, on average, was well as in the creation of jobs, since 23.5% of the economically active population works in some activity related to this sector, and 62.8% of the population lives in rural areas (Gobierno del estado de Hidalgo, 2005). However, in terms of competitiveness, the state is number 28 out of the 32 in Mexico (IMCO, 2008), only slightly above San Luis Potosí, Guerrero, Oaxaca and Chiapas.

The development plan for the state of Hidalgo, mentions that the Hidalgo state countryside faces a series of problems related to land ownership, monoculture and lack of financing. This situation brings about serious complications in product commercialization, causing production costs to rise (Gobierno del estado de Hidalgo, 2005), which is reflected in low competitiveness (Midley, 2006; Altmann, 2007). The prioritary food and agriculture chains are maize, beans and barley, due to their competitivity and economic importance, and their interaction with the secondary and tertiary sectors (Gobierno del estado de Hidalgo, 2005). However, the conditions in which maize, beans and barley were developed are predominantly rainy, with 77%, 80% and 99.49% respectively, and the average yields for the state are lower than the national average by more than 40%. Faced with the above problems, the aim of this research was to analyze the competitiveness of the agricultural in the state, in order to propose alternatives to improve crop yields.

The agricultural GDP of the state of Hidalgo, between 1999 and 2006, grew 2.55% in real terms; the dynamism in this sector is higher than for the economy as a whole; the state’s GDP has risen in recent years to annual medium growth rate (TCMA) of 1.024%, (INEGI, 2007). In the agricultural sector, growth has been moderate, the agricultural GDP is higher per capita than the national figure; competitiveness can be measured according to the degree to which a country or region produces goods and services that satisfy the demands of the market and increases its GDP per capita. Table 1 shows the importance of growth through this indicator (INEGI, 2009).

Fortalecimiento de la competitividad del sector agropecuario en Hidalgo 235

últimos años a una tasa de crecimiento media anual (TCMA) de 1.024%, (INEGI, 2007). En el sector agropecuario, se ha desarrollado un crecimiento moderado, el PIB agrícola per cápita es mayor que el nacional, la competitividad se puede medir de acuerdo al grado por el cual un país o región, produce bienes y servicios que satisfagan las exigencias del mercado y expande su PIB per cápita. En el Cuadro 1 se observa la importancia del crecimiento a través de este indicador (INEGI, 2009).

Dentro de la competitividad es importante conocer las características de las unidades de producción estatales, refiera Villarreal (2002) ésta a nivel micro, es el punto de partida. Ya que son las empresas quienes inicial y finalmente tienen que enfrentar la hipercompetencia global en los mercados locales.

El estado posee 298 309 unidades de producción, de las cuáles 83% tienen una superficie menor a cinco hectáreas y sólo 17% son mayores a ésta (Cuadro 2); ésta es una característica de la producción cuya condición de minifundio significa una desventaja para la producción rural (INEGI, 2009). Una alternativa para las pequeñas unidades de producción, es la organización para la generación de economías de escala, la actual falta de integración y coordinación en la producción agrícola, se traduce en costos más elevados de producción, y por ende, menor competitividad en el sector. Sin embargo, en el estado de Hidalgo, tan sólo 3 263 unidades de producción; es decir, el 1% han formado grupos con el fin de establecer algún tipo de organización, unión o asociación, para acceder a servicios o apoyos diversos, comprar insumos en grupo, obtener asistencia técnica, producir bajo contrato y para el procesamiento o transformación de la producción (INEGI, 2009).

En general, en el estado predomina la producción con métodos artesanales; si bien, no hay datos precisos acerca del número de pequeños establecimientos dedicados a la elaboración de este tipo de productos, de acuerdo con INEGI (2007),

In reference to Villarreal (2002), in terms of competitiveness it is important to know the characteristics of the state farming units; these, at a micro level, are the starting point, since it is the companies that initially and in the end have to face global hypercompetition in local markets. The state has 298 309 farming units, of which 83% are smaller than five hectares and only 17% are larger (Table 2); this is a characteristic of farming in which being a small farmstead is a disadvantage for rural production (INEGI, 2009). An alternative to small farming units is the alternative for the creation of economies of scale. The current lack of integration and coordination in farming is reflected in higher costs of production, and therefore, in lower competitiveness in the sector. However, in the state of Hidalgo, only 3 263 farming units, that is, 1% have formed groups to establish some sort of organization, union or association to access diverse forms of services or support, to buy inputs as a group, get technical consultancy, produce under contract and for the processing or transformation of farming (INEGI, 2009).

In general, farming with artisanal methods predominates in the state. Although there are no specific data on the number of small premises dedicated to this type of products, estimates by INEGI (2007), claim that 2% of the farming units in the state process their own products, and out of these, 28% sell them, and the rest does not sell (Table 3). In this scope, areas of opportunity are located in the aspects related to implementing good management and health habits, at a small company level, yield improvements and extending the lifespan of products, since one of the factors that contribute to the competitiveness of an agricultural company is the differentiation of its products, offering higher quality and obtaining the consumer’s preference. Many agro industrial companies differentiate their products to increase their market share and maintain consumer loyalty by developing quality control processes and the use of inputs with more desirable characteristics (Pensado, 2005; PECAD, 2006).

PIB per cápita Periodo 1999-2000 2005-2007Nacional $ 9 056.00 $ 9 386.00Hidalgo $ 15 906.00 $ 16 622.00Agrícola Nacional $ 750.00 $ 867.00Agrícola Hidalgo $ 826.00 $ 913.00

Cuadro 1. Producto Interno Bruto (PIB) per cápita ($ persona-1), en el estado de Hidalgo.Table 1. Gross Domestic Product (GDP) per capita ($ person-1), in the state of Hidalgo.

Superficie Unidades de producción (%) Menos de 2 ha 155 121 52 Entre 2 y 5 ha 92 476 31 Entre 5 y 20 ha 41 763 14 Más de 20 ha 8 949 3 Total 298 309 100

Cuadro 2. Unidades de producción en el estado de Hidalgo.Table 2. Farming units in the state of Hidalgo.


se estima que 2% de las unidades de producción en el estado transforman sus productos y de éstos el 28% los vende y el resto no vende (Cuadro 3). En este rubro las áreas de oportunidad se ubican en los aspectos relacionados con la implementación de buenas prácticas de manejo y sanidad a nivel de microempresa, mejora de rendimientos y prolongación de la vida útil de los productos; ya que uno de los factores que contribuyen a la competitividad de una empresa agrícola es la diferenciación de su producto, ofreciendo uno de mayor calidad y que sea preferido por los consumidores; muchas empresas agroindustriales diferencian sus productos para incrementar la cuota de mercado y desarrollar así la fidelidad del consumidor por medio del desarrollo de los proceso de control de calidad y el uso de insumos con atributos más deseables (Pensado, 2005; PECAD, 2006).

La superficie total del sector agropecuario en el estado de Hidalgo, el 58% se destina a la producción de maíz, 23% a cebada y el resto a otros cultivos (Figura 1); en la cual, la producción se ha desarrollado en condiciones de monocultivo, lo que conlleva al agotamiento de la tierra por pérdida de fertilidad, erosión, degradación, desertificación e infestación de los suelos (SAGARPA-SIACON, 2007).

Es importante mencionar que la agricultura hidalguense, depende en gran medida de las condiciones climáticas de la región; el 23.6% de la superficie cultivada cuenta con riego y 76.4% restante se cultiva bajo condiciones de temporal (Figura 2); en consecuencia, la escasez de lluvia y sistema de riego inapropiado, disminuye la producción en gran medida, con una superficie siniestrada de 34 281.28 ha en el periodo 1996-2006, que representa 10% de la superficie total sembrada (SAGARPA-SIACON, 2007).

Out of the total surface of the agricultural sector in the state of Hidalgo, 58% is used for maize production, 23% for barley and the rest for other crops (Figure 1); in which production has been developed in monoculture conditions, which leads to soil exhaustion due to lack of fertility, erosion, degradation, desertification and infestation of soils (SAGARPA-SIACON, 2007).

It is worth mentioning that agriculture in the state of Hidalgo relies largely on the weather conditions in the region; 23.6% of planted lands are irrigated and the remaining 76.4% is planted under rainy conditions (Figure 2). Consequently, lack of rains and inadequate irrigation systems largely reduce production, leading to 34 281.28 ha of damaged lands from 1996 to 2006, or 10% of the total planted lands (SAGARPA-SIACON, 2007).

Característica Unidades de producción (%)

Procesamiento de productosTransforma o procesa 3 712 2No transforma 184 733 98Total 188 445 100 Destino del producto procesadoVende 1 057 28No vende 2 655 72Total 3 712 100

Cuadro 3. Unidades de producción que transforma y vende los productos obtenidos.

Table 3. Farming units that transform and sell products.

Figura 1. Principales cultivos y distribución promedio de la superficie en 2000-2007. Figure 1. Main crops and average distribution of the surface in 2000-2007.

Cebada Grano 23% Maíz Grano 58%

Otros 4%

Avena forrajera 2%

Cebada forrajera 1%

Trigo 3%Frijol 9%

Figura 2. Superficie sembrada, cosechada y valor de la producción en 2006-2007.Figure 2. Surfaces planted, harvested and produce value in 2006 to 2007.

Porc

enta

je

76.4 75.9

50.5 49.5

23.6 24.1

Superficie sembrada Superficie cosechada Valor de la producción

Riego Temporal90

80

70

60

50

40

30

20

10

0


Referente al valor de la producción, la mayor aportación lo hace el maíz, seguido de la cebada y frijol (Figura 3), en la conformación del valor total aparecen nuevos productos: chile verde, ejote, calabacita, tomate verde, tomate rojo, hortalizas que aportan en conjunto 19% del valor de la producción estatal (SAGARPA-SIACON, 2007).

Autores como (Rodríguez, 2004; Reijntjes, 2007), plantean que en países subdesarrollados, los productores en donde existe la posibilidad de siembra de otros productos como es en este lugar, además de los granos y hortalizas, se debe de resaltar que en el estado existen otros cultivos que hacen importante las actividades agropecuarias, un ejemplo de ello es que Hidalgo ocupa el primer lugar a nivel nacional en la producción de alfalfa verde y aguamiel de maguey, segundo lugar en la producción de cebada para grano y tercer lugar en la producción de ejote, así como cuarto lugar en la producción de avena para grano.

En el Cuadro 4 se observa una característica peculiar del estado; es decir, es una zona de baja productividad, al hacer un comparativo de los rendimientos promedio estatales con los nacionales de maíz, cebada y frijol, se observa que los rendimientos son menores en aproximadamente 45%, lo que repercute directamente en una menor competitividad del sector (SAGARPA-SIAP-SIACON, 2007).

Es importante mencionar, que a pesar que los rendimientos estatales son menores que el promedio nacional, existe un dinamismo mostrado por las tasas de crecimiento media anual (TCMA) positivas, entre las cuales destaca la cebada con un TCMA mayor que la nacional (Cuadro 4).

In terms of produce value, the greatest contribution is maize, followed by barley and beans (Figure 3), other products appear in the total value: green chili pepper, green beans, zucchini, green tomato, red tomato, and other vegetables that make up 19% of the value of state production (SAGARPA-SIACON, 2007).

Authors such as (Rodríguez, 2004; Reijntjes, 2007), claim that in Third World countries, in which there is the possibility of growing other crops apart from grains and vegetables, such as in this state, it must be pointed out that in the state there are other crops that make farming activities important, an example being that Hidalgo is the main producer nationwide of green alfalfa and maguey juice, number two for grain barley and third in green beans, and fourth in grain oats. Table 4 shows a peculiar feature of the state, that is, a low productivity zone. When comparing state and national average yields of maize, barley and beans, yields of the former are lower by approximately 45%, which has a direct effect on lower competitiveness of the sector (SAGARPA-SIAP-SIACON, 2007).

It is worth mentioning that, despite state yields being lower than the national average, there is a dynamism displayed by the positive annual medium growth rate (TCMA), with barley standing out as having a TCMA above the national figure (Table 4).

In 2006-2007, out of the 575 465 ha planted in the state, 34% used improved seeds, and the rest used other types of seeds, such as criolla seeds or seeds obtained from previous plantations. In Figure 4, the use of fertilizers is low, since only 22% of the surface was fertilized. On the other hand, in

Figura 3. Valor de la producción de los principales cultivos en 2000-2007.Figure 3. Produce value for the main crops in 2000 to 2007.

Maíz Grano 49%

Otros 6%

Elote 3%

Tomate verde 3%Tomate

rojo 2%Calabacita 4%Chile verde 4%

Ejote 3%

Frijol 11%

Cebad

a Gran

o 15%

Cuadro 4. Rendimientos de los principales cultivos.Table 4. Yields of main crops.

TCMA= tasa de crecimiento media anual; sd= sin dato.

Cultivo Nivel Rendimiento (t ha-1) TCMA1980-1982 2005-2007

Maíz Nacional 1.82 3.05 1.933Hidalgo 1.63 2.55 1.678

Cebada Nacional 1.85 2.51 1.15Hidalgo 1.36 1.92 1.27

Frijol Nacional 0.63 0.8 0.877Hidalgo 0.62 0.78 sd


En 2006-2007, de las 575 465 ha cultivadas en el estado 34% fueron sembradas con semilla mejorada, el resto utiliza otro tipo de semilla como la obtenida en cosechas anteriores o semilla criolla. En la Figura 4, el uso de fertilizantes es bajo, ya que sólo se fertilizó 22% de la superficie. Por otro lado, en el mismo periodo, únicamente 3% de la superficie recibió asistencia técnica y 4% fue atendida con algún componente de sanidad vegetal (INEGI, 2009).

Es necesario reconocer la importancia de la tecnología utilizada y su incidencia en la productividad de los cultivos, por lo que se requiere de un proceso de mejora urgente para lograr competitividad en el estado; sobre todo, cuando en el estado sólo 5% de la superficie fue asegurada contra algún tipo de siniestros y 26 890. 77 ha y 2 173 unidades de producción; es decir, 1% del total de unidades contó con créditos (INEGI, 2009). El impacto de utilizar nuevas tecnologías depende en gran medida, de las metas y objetivos de la unidad o empresa, y de la estructura de la industria en que ésta opera (Whyte, 2005; Piedra y Kennedy, 2008; Altieri y Nicholls, 2009).

Para Andersen (2005); Altimir (2003) además de los factores anteriores, las políticas de gobierno son otro factor que influye en la competitividad de los productores en diferentes regiones o países. En México es conocido que una de las principales políticas del gobierno federal para los productores agrícolas, es el PROCAMPO el cual se creó con la finalidad de hacer transferencias directas para compensar el ingreso de los productores del sector agropecuario, ante la apertura comercial derivada del Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLC) y por la desaparición de los esquemas de subsidios a precios e intervención directa en el mercado de productos agrícolas.

No obstante, a este objetivo original se han sumado una serie de objetivos colaterales, ampliando la expectativa de efectos multiplicadores no sólo con respecto al ingreso del productor, sino también en lo referente al impacto en la modernización y capitalización de la unidad productiva, a la protección del medio ambiente a través de proyectos ecológicos y la competitividad del productor mediante la reconversión productiva, entre otros, que difícilmente se pueden lograr (Galindo, 2000; Fritscher, 2004; Nadal y Wise, 2005; Ayala, 2008). Sin embargo, en Hidalgo no todos los productores se encuentran inscritos en el padrón de PROCAMPO, un dato importante de mencionar es que el número de unidades de producción beneficiadas con este subsidio son apenas 149 365, lo que representa 50% del total.

the same period, only 3% of the surface received technical consultancy and 4% was provided with any plant health component (INEGI, 2009).

It is necessary to acknowledge the importance of the technology used and its incidence on crop yield, therefore a process of improvement is crucial to achieve competitiveness in the state, and especially when only 5% of the state’s surface has any insurance and 26 890. 77 ha and 2 173 farming units, that is, 1% of the total had credits (INEGI, 2009). The impact of using new technologies depends, to a large extent, on the aims and objectives of the unit or company, and on the structure of the industry in which it operates (Whyte, 2005; Piedra and Kennedy, 2008; Altieri and Nicholls, 2009).

For Andersen (2005); Altimir (2003) government policies are another factor (apart from the above) with a strong influence on the competitiveness of farmers in different regions or countries. In Mexico it is well known that one of the main policies of the Federal Government for farmers is PROCAMPO, which was created to help make direct money transfers to complement the income of farmers, faced with the open trade brought about by the North American Free Trade Agreement (NAFTA) and the disappearance of schemes for price subsidies or for direct price intervention in the agricultural produce market. However, a series of collateral aims have been added to this original objective, broadening the expectation of multiplying effects, not only of the farmer’s income, but also of the impact of modernization and capitalization of the farming

Figura 4. Uso de tecnología en el estado de Hidalgo, 2007.Figure 4. Use of technology in the state of Hidalgo, 2007.

575.465

307.565

192.808

127.212 17.826 23.78

Hec

táre

a (m

iles)

700

600

500

400

300

200

100

0

Cultivada Fertilizada Semilla Asistencia Sanidad Mecanizada mejorada técnica vegetal


Análisis de rentabilidad de la producción de cebada y maíz

Cebada

El estado de Hidalgo ocupa el primer lugar en la producción nacional de cebada para grano, con 22 261 530 toneladas en 2005-2007, Tlaxcala y el Estado de México ocupan el segundo y tercer lugar, respectivamente (SAGARPA-SIACON, 2007). En el estado la producción aumentó a una tasa de crecimiento media anual 3.25% entre 1980 y 2007, a pesar de que 99% de la producción se realiza en condiciones de temporal, en el transcurso de ese periodo los productores de cebada para grano de Hidalgo han duplicado la producción.

En la Figura 5, se observa una forma de medir la competitividad de los granos es a través de su productividad, desafortunadamente aunque Hidalgo es el principal estado productor de cebada en México, los rendimientos han crecido a tasas menores al promedio nacional (SAGARPA-SIACON, 2007).

El BANXICO (2009), refiere que la relación beneficio-costo en el cultivo de cebada es bajo, sobre todo porque se trata de parcelas pequeñas sujetas a contra tiempos, ya que los ingresos obtenidos sólo permiten ciertas utilidades, cuando la cosecha rebasa 1 790 t; ésta referencia plantea que la superficie rentable estimada, que se debe sembrar para obtener tres salarios mínimos mensuales durante seis meses del ciclo del cultivo es 29.4 ha en Tulancingo y 44.8 ha en Pachuca.

unit, of environmental protection through ecological projects and competitiveness of the farmer though productive reconversion, among others that are difficult to achieve (Galindo, 2000; Fritscher, 2004; Nadal and Wise, 2005; Ayala, 2008). However, in Hidalgo, not all farmers are enrolled in PROCAMPO; an important fact to mention is that the numbers of farming units benefitted by this subsidy are only 149 365, or 50% of the total.

Profitability analysis of barley and maize production

Barley

The state of Hidalgo is number 1 in the country on terms of grain barley production, with 22 261 530 tons produced in 2005-2007. Tlaxcala and the State of Mexico are number 2 and 3, respectively (SAGARPA- SIACON, 2007). In Hidalgo, production increased to an average annual growth rate of 3.25% from 1980 to 2007, despite 99% of the production being carried out under rainy conditions, in this time period, producers of grain barley in Hidalgo have doubled the production.

Figure 5 shows that a way of measuring competitiveness is through its productivity; although Hidalgo is the main barley producer in Mexico, yields have unfortunately grown to lower than the national average (SAGARPA-SIACON, 2007).

BANXICO (2009), states that the cost-benefit relation in barley production is low, especially since it relates to small fields, subjected to setbacks, since incomes only permit certain utilities when harvest is over 1 790 t; this reference claims that the estimated profitable surface that must be planted to obtain three monthly minimum wages for six months of the farming cycle is 29.4 ha in Tulancingo and 44.8 ha in Pachuca.

To quantify the competitiveness at a farming unit level, 25 surveys were conducted in the municipality of Tepeapulco, Hidalgo, on production costs. In the profitability study performed at a farming unit level, it was found that barley was produced in rainfed soils with low yields. Average yield per hectare is 1.5 t; workforce used in the process is family and farmers claimed that laborers are only hired occasionally for farming activities (PEDAS, 2005).

The production system is predominantly mechanized, since they have the machinery, tractors and implements for planting activities. For example, the people surveyed

Figura 5. Rendimientos de cebada (t ha-1) del periodo 1980-2007.Figure 5. Barley yields (t ha-1) from 1980 to 2007.

Ren

dim

ient

o (t

ha-1)

Años

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

HidalgoPromedio nacional


Para cuantificar la competitividad a nivel unidad de producción, se analizaron 25 encuestas de productores en el Municipio de Tepeapulco, Hidalgo, sobre costos de producción. En el estudio de rentabilidad que se hizo a nivel de unidad de producción, se encontró que la cebada se obtiene en suelos de temporal con bajos rendimientos, el promedio obtenido por hectárea es de 1.5 t, la mano de obra que es utilizada en el proceso de producción es familiar, los productores manifestaron que contratan jornales sólo esporádicamente para las actividades productivas (PEDAS, 2005).

El sistema de producción es mecanizado; ya que cuentan con maquinaria agrícola, tractores e implementos para las actividades del cultivo. Por ejemplo, los encuestados manifestaron contar con tractor, los cuales poseen implementos agrícolas, como arados y rastras. En lo que se refiere al proceso de producción, no existen grandes diferencias entre las labores que los productores realizan y estas son: barbecho, rastreo, siembra y fertilización, aplicación de herbicida, aplicación de fungicida y trilla o cosecha (De Janvry, 2005; Enkerling, 2006).

En la siembra utilizan en promedio 150 kg de semilla certificada por hectárea. La fertilización es uno de los factores más importantes dentro del proceso productivo de cebada, los productores aplican urea, a razón de 100 kg ha-1 y también utilizan plaguicidas y herbicidas en el proceso de producción.

Finalmente, la cosecha consiste en la trilla mecanizada, después viene la formación de pacas; una característica importante de la cosecha es la cantidad de mano de obra que requiere; en promedio de 8 a 10 jornales por hectárea. Dado que la maquinaria en la mayoría de los casos es propia, una forma de estimar el costo, al igual que para la mano de obra familiar, fue el cálculo del costo de oportunidad, que se refieren al sacrificio de otras alternativas al dedicarse a producir cebada (Cuadro 5).

De acuerdo con los resultados obtenidos, se observa que el productor de cebada gasta $ 5 585.00 para producción de 1.5 t, rendimiento promedio obtenido en una unidad de producción en esa zona. Los gastos en insumos (fertilizantes, semilla certificada y herbicida) representan 33% de los costos totales, mientras que el uso de maquinaria representa el rubro de mayor importancia con 36%. Además el costo de producción por tonelada es de $ 3 700.00.

claimed to have a tractor with the adequate implements, such as plows and rototillers. As for the production process, there are no major differences between the tasks performed by farmers, and these are: fallowing land, rastreo, planting and fertilizing, applying herbicide and fungicide, and threshing or harvesting (De Janvry, 2005; Enkerling, 2006).

For sowing, an average of 150 kg of certified seeds are used per hectare. Fertilization is one of the most important factors in the production n of barley; farmers add urea at 100 kg ha-1, as well as pesticides and herbicides for the process.

Finally, harvest consists of the mechanized threshing, followed by the formation of bails. An important feature of planting is the amount of workforce needed: an average of 8 to 10 workers per hectare. Given that in most cases, machinery is self-owned, a way of estimating costs, as well as for family labor, was to calculate cost opportunity, which refers to the sacrifice of other alternatives when producing barley (Table 5).

Actividades Costo unitario ($)

Cantidad Costo ($ ha-1)

Semilla (kg) 150.00 5.6 840.00Herbicida (L) 75.00 1 75.00Insecticida (L) 120.00 1 120.00Fertilizante (kg) 8.50 100 850.00Barbecho (mecanizado) 700.00 1 700.00Rastreo (mecanizado) 350.00 1 350.00Tapa (mecanizado) 350.00 1 350.00Aplicación de fertilización (manual) 180.00 1 180.00Aplicación de herbicida (manual) 120.00 1 120.00Aplicación de insecticida (manual) 180.00 1 180.00Trilla (mecanizado) 600.00 1 600.00Transporte 500.00 1 500.00Empacado 8.00 90 720.00Renta de la tierra 500.00 1 500.00Total 5 585.00

Cuadro 5. Costos de producción de cebada.Table 5. Barley production costs.


Únicamente considerando el apoyo de PROCAMPO de $ 1 300.00 por hectárea, para el ciclo primavera-verano 2009, la producción de cebada se vuelve rentable con una ganancia unitaria de $ 843.00 por hectárea, pero sin subsidio la producción de este cultivo no sería rentable (Cuadro 6).

En la Figura 6, se observa que mientras a nivel nacional ha disminuido una TCMA de 2.47%, en Hidalgo ha sido a una tasa mayor de 2.93% en el periodo 1980-2007 (SAGARPA- SIACON, 2007). Aunque ambos precios han decrecido, en el estado son mayores que los nacionales, aspecto no favorable para los productores de Hidalgo. Al ser altos, indican que existen precios no competitivos, ya que la teoría marca que la habilidad de las empresas o productores de ofrecer sus productos a menores precios que sus competidores permite ser competitivo. En otros sectores, muchas empresas diferencian sus productos para incrementar la cuota de mercado y desarrollar así la fidelidad del consumidor (Sukhatme y Balkrishna, 2004; Zandstra, 2004; Piedra y Kennedy, 2008).

Maíz

Para analizar los costos de producción de maíz en el estado, se usó la información del Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP, 2008) de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA, 2008) y se hizo un análisis de rentabilidad. El maíz sigue siendo el producto agrícola más importante en la alimentación de las personas y los agricultores lo producen básicamente para consumo familiar.

La superficie cosechada de maíz a nivel nacional en los años 2005-2007 fue de 7.1 millones de ha, y el estado de Hidalgo participa con más de 235 000 ha anualmente; superficie que representa 58% de la superficie agrícola en la entidad (SAGARPA- SIACON, 2007) y más de 100 000 productores están dedicados a esta actividad.

According to our results, the barley farmer spends $ 5 585.00 to produce 1.5 t, the average yield obtained from one farming unit in the area. Expenses in inputs (fertilizers, certified seeds and herbicide) account for 33% of the total costs, while the use of machinery is the most important item, with 36%. Also, the production cost per tone is $ 3 700.00.

Considering only the support by PROCAMPO of $ 1 300.00 per hectare for the spring-summer 2009 cycle, barley production becomes profitable with an earning per unit of $ 843.00 per hectare, yet unsubsidized, this production of this crop would not be profitable (Table 6).

Figure 6 shows that while TCMA has dropped to 2.47% nationwide, in Hidalgo, it has fallen to a rate above 2.93% in the 1980-2007 periods (SAGARPA-SIACON, 2007). Although both prices have fallen, in Hidalgo, they are higher than the national price, which is unfavorable for Hidalgo farmers. Because they are high, they indicate that there are non-competitive prices, since theory states that the ability of companies or farmers to sell their products at lower prices than their competitors helps competitiveness. In other sectors, many agroindustrial companies differentiate their products so as to increase the market share and thus increase consumer loyalty (Sukhatme and Balkrishna, 2004; Zandstra, 2004; Piedra and Kennedy, 2008).

Concepto ($ ha-1) ($ t-1)Costo sin PROCAMPO 5 585.00 3 723.30Ingreso 5 550.00 3 700.00Ganancia -35.00 -23.30PROCAMPO 1 300.00 866.60Costo con PROCAMPO 4 285.00 2 856.70Ganancia con PROCAMPO 1 265.00 843.30

Cuadro 6. Rentabilidad de cebada, con rendimiento de 1.5 t ha-1.Table 6. Barley profitability, with a yield of 1.5 t ha-1.

Figura 6. Costo de cebada pagado al productor. Base 2003= 100.Figure 6. Cost of barley paid to the farmers. Base 2003= 100.

Cos

to re

al ($

t-1)

Años

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

HidalgoPromedio nacional

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

5 0004 500

4 000

3 500

3 000

2 500

2 000

1 500

1 000

500 0


sd= sin dato; Me= mecanizado; Ma= manual.

La superficie promedio es de 2.5 ha por productor y se generan 33 jornales ha-1 (Gobierno del estado de Hidalgo, 2005). El valor de la producción durante 2005-2007, fue de $1 300 000.00 en promedio que representa 49% del valor total de la producción agrícola en el estado.

El cultivo de maíz se encuentra distribuido en todas las regiones del estado, sobresaliendo por sus altos rendimientos el Valle del Mezquital, la Vega de Metztitlán y el Valle de Tulancingo; obteniéndose en el primero de ellos, un rendimiento promedio de 8.5 t ha-1. El resto del estado comparativamente con las zonas de riego, presenta deficiente desarrollo tecnológico que repercute en bajos rendimientos que fluctúan entre 0.73 a 1.2 t ha-1. En el periodo 2005-2007 se tuvo una producción promedio de 600 404 toneladas en las dos modalidades de riego y temporal.

Para analizar los costos de producción en el estado, se usó la información de SAGARPA-SIAP (2007). En el Cuadro 7 se puede identificar que el costo total de la producción de maíz en Hidalgo bajo condiciones de riego, 17% de los costos totales durante el ciclo primavera-verano 2007, corresponden a las diferentes actividades de producción mecanizadas; 42% son costos por la compra de insumos, agua y energía eléctrica.

Maize

To analyze maize production costs in the state, information was used from the State Agriculture, Food and Fishery Information Service (SIAP, 2008) of the Secretary of Agriculture, Livestock, Rural Development, Fishing and Food (SAGARPA, 2008) and profitability was analyzed. Maize is still the most important agricultural product for human consumption and farmers produce it for their family’s consumption.

Between 2005 and 2007, the surface of maize plantations in Mexico was 7.1 million ha, and the state of Hidalgo’s share in this figure is over 235 000 ha yearly, accounting for 58% of the agricultural surface in the state (SAGARPA-SIACON, 2007) and over 100 000 farmers are dedicated to this activity. Average surface is 2.5 ha per farmer and 33 labor jobs are created ha-1 (Gobierno del estado de Hidalgo, 2005). The production in 2005-2007, was worth an average of $ 1 300 000.00, or 49% of the total value of agricultural production in the state.

Maize plantations are distributed in all areas of the state, with the valley of Mezquital, la Vega de Metztitlán and the Tulancingo valley standing out for their high yields; the first of these has an average yield of 8.5 t ha-1. The rest of the state, in comparison with irrigated areas, shows deficient technological growth, which has repercussions on low yields that fluctuate between 0.73 and 1.2 t ha-1. In 2005-2007, average production was 600 404 tons in both rainfed and irrigated conditions.

Information by (SAGARPA-SIAP, 2007) was used to analyze production costs in the state. Table 7 shows that the total maize production cost in Hidalgo under irrigated conditions, 17% of the total costs during the spring-summer 2007 cycle, come from different mechanized farming activities; 42% are costs from the purchase of inputs, water and electrical energy.

In Table 8, if we consider that agricultural year 2007 provided an average yield of 5.8 t with irrigation and the product was sold at $ 2 010.00 per ton, the maize farmer had a profit of $ 312.00 per hectare. Yet if we consider the PROCAMPO subsidy, total profit per hectare was $ 1 612.00 (SAGARPA-SIAP, 2007).

Actividades Costo unitario ($)

Cantidad Costo ($ ha-1)

Superfosfato (kg) 10.00 100 1 000.00Urea (kg) 8.00 250 2 000.00Gesaprim (L) 96.00 1 96.00Herbipol (L) sd sd sdHierbester (L) sd sd sdEnergía eléctrica 700.00 1 700.00Bombeo de agua 1 000.00 1 1 000.00Barbecho (Me) 700.00 1 700.00Rastra (Me) 400.00 1 400.00Surcado (Me) 400.00 1 400.00Siembra (Me) 400.00 1 400.00 Riego (Ma) 350.00 3 1 050.00Aporque (Me) 300.00 1 300.00Agavillado (Ma) 700.00 1 700.00Desgrane (Me) 800.00 1 800.00Renta de la tierra 1 000.00 1 1 000.00Total 11 346.00

Cuadro 7. Costos de producción de maíz, bajo riego.Table 7. Maize production costs, under irrigation.


En el Cuadro 8, si consideramos que el año agrícola 2007, se obtuvo un rendimiento promedio de 5.8 t en riego y el producto fue vendido a $ 2 010.00 por tonelada, el productor de maíz obtuvo una ganancia de $ 312.00 por hectárea; por otro lado, si se considera el subsidio de PROCAMPO, la ganancia total por hectárea fue de $ 1 612.00 (SAGARPA-SIAP, 2007).

Al analizar la ganancia unitaria, cada productor obtiene por la venta de una tonelada de maíz $ 54.00, al considerar el apoyo de PROCAMPO, la ganancia se incrementa a $ 278.00 por tonelada, pero no todos los productores cuentan con este subsidio ya que de acuerdo con la información oficial del total de unidades de producción en el estado, sólo 126 828 productores estuvieron inscritos en el padrón; es decir, 42% durante el ciclo primavera-verano 2007 contaron con el apoyo.

Los problemas de rentabilidad se agravan por la baja productividad, al igual que la cebada, en promedio los rendimientos en el estado de Hidalgo son menores que los nacionales, más 70% de la producción se obtiene en condiciones de temporal. Aunque los rendimientos han crecido, su dinamismo ha sido menor que los rendimientos nacionales.

Otro problema que afecta la rentabilidad en el maíz, es la caída constante de los precios reales pagados al productor, estos han disminuido a una tasa de crecimiento media anual de 3.43% desde 1980 hasta 2007, lo que implica que el productor obtenga mínimas ganancias a través del tiempo.

Aunado a los bajos rendimientos, a la caída de los precios del grano en términos reales y el aumento de los precios de fertilizantes y demás insumos; el índice de precios de los fertilizantes refleja una tasa de crecimiento promedio anual 25% entre 1980 y 2007.

CONCLUSIONES

La producción agrícola en Hidalgo, presenta las siguientes características: propiedad muy atomizada, que se ve reflejada en minifundio, existencia de monocultivo, productos agrícolas con poco valor agregado y escasa integración a niveles de cadena diferentes a la producción primaria, baja productividad y rentabilidad, resultando altos costos de producción unitarios. Entre los costos de operación, el uso

If we analyze the earning per unit, each farmer makes $54.00 for the sale of a ton of maize. When considering the support by PROCAMPO, profit rises to $278.00 per ton, although not all farmers have this subsidy, since according to the official information on the total farming units in the state, only 126 828 farmers were enrolled in the program; that is, 42% during the spring-summer 2007 cycle had this support.

Profitability problems are aggravated by low productivity.As with barley, average yields in the state of Hidalgo are lower than the national figures; also, 70% is produced under rainfed conditions. Although yields have risen, their dynamism has been lower than the national yields.

Another problem affecting maize profitability is the constant fall of real prices paid to the farmer; prices have fallen to an annual average growth rate of 3.43% from 1980 to 2007, which implies that the farmer obtain minimum profits with time. Along with low yields, the fall of prices in real terms and the rise in the costs of fertilizers and such other inputs, the price index for fertilizers reflects an annual average growth of 25% from 1980 to 2007.

CONCLUSIONS

Agricultural production in the state of Hidalgo has many characteristics: fragmented ownership which is reflected in smallholdings, monoculture, agricultural products with low added value and minimal integration at different levels to primary production, low productivity and profitability, leading to high unit production costs. The use of machinery accounts for a large proportion of operation costs, which also include costs related to terrain preparation.

Concepto ($ ha-1) ($ t-1)Costo sin PROCAMPO 11 346.00 1 956.21Ingreso 11 658.00 2 010.00Ganancia 312.00 53.79PROCAMPO 1 300.00 224.21Costo con PROCAMPO 10 046.00 1 732.00Ganancia con PROCAMPO 1 612.00 278.00

Cuadro 8. Rentabilidad de maíz, con rendimiento de 5.8 t ha-1.Table 8. Maize profitability, with a yield of 5.8 t ha-1.


de la maquinaria representa una proporción importante, y en estos, un componente fundamental son los costos relacionados con la preparación del terreno.

Se destaca la falta de registros de los costos reales de producción y de sus ingresos netos por parte de los agricultores, además de los costos de producción unitarios elevados están relacionados con los bajos rendimientos que los productores han obtenido en los últimos años; por lo tanto, con la existencia de apoyos como el PROCAMPO la producción se vuelve rentable.

De acuerdo al INEGI (2009), de un total de 166 699 unidades de producción en el estado, la problemática para el desarrollo de las actividades productivas mencionadas por los productores es: la pérdida por cuestiones climáticas (86%), pérdida de fertilidad del suelo (29%) y alto costo de insumos y servicios (25%), así como la falta de capacitación y asistencia técnica (14%).

Lo anterior señala que, en el estado es necesario un mejoramiento tecnológico que contemple las necesidades de eficiencia económica y la preservación de las condiciones ecológicas para mantener el recurso suelo; de tal modo, se deben adecuar las tecnologías para un mejor uso estratégico de los recursos productivos disponibles; el modelo de producción que se debe inducir en la región deberá tener como objetivo básico, el combate de la erosión que actualmente experimenta la región, lo que implica incluso reconvertir algunas de las zonas que están explotándose en áreas de restauración ecológica.

Para el campo hidalguense, es necesaria la organización de productores, como base para la innovación, la implementación de bitácoras de manejo administrativo y técnico, que permita identificar las prácticas sobre las cuales inducir los cambios tecnológicos.

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There is no record of real production costs and net incomes for farmers; unitary production costs are also related to the low yields obtained by farmers in recent years. They therefore become profitable with financial aids of the type of PROCAMPO. According to INEGI (2009), out of a total of 166 699 farming units in the state, the problems for farming activities mentioned by farmers are: loss by climate factors (86%), drop in soil fertility (29%) and high cost of inputs and services (25%), as well as the lack of training technical consultancy (14%).

The above indicates that in the state, a technological improvement is necessary that contemplates the needs for economic efficiency and the preservation of ecological conditions to maintain the soil resource. Likewise, technologies must be adapted for a better strategic use of the productive resources available; the production model to be induced in the region must have the basic aim of preventing erosion that currently prevails in the zone, which may even imply converting some of the areas under exploitation into ecological restoration areas.

The Hidalgo countryside needs farmers to be organized as a base for innovation, and implement technical and administrative management logbooks than help identify practices over which to induce technological changes.

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ANÁLISIS DE MORTALIDAD, PRODUCCIÓN Y ADAPTABILIDAD DE CLONES DE BATATA AL AGROSISTEMA DE PIEDEMONTE LLANERO*

ANALYSIS OF MORTALITY, PRODUCTION AND ADAPTABILITY OF SWEET POTATO CLONES TO THE PIEDEMONTE LLANERO AGROSYSTEM

Ruth Rodríguez Andrade1, Gustavo Correa Assmus2§ y Ricardo Fournier Ángel3

1Programa Zona Experimental de Desarrollo de la Orinoquía (ZEDEO), de la Vicerrectoría de Investigación y Transferencia (VRIT), de la Universidad de La Salle. Colombia. ([email protected]). 2Institutos VRIT de la Universidad de La Salle. §Autor para correspondencia: [email protected].

RESUMEN

La batata [Ipomoea batatas (L.) Lam], es un tubérculo perenne, del cual se han realizado diversos experimentos y ensayos sobre su uso y adaptabilidad a diferentes agroecosistemas, con el fin de potenciar su producción en Colombia. El presente ensayo hace referencia a los resultados de investigación cualitativos y cuantitativos sobre adaptabilidad en el Piedemonte Llanero, teniendo en cuenta las variables mortalidad y producción, evaluada esta última en términos del rendimiento en t ha-1. El estudio se llevo acabo en 2008, se efectúo mediante análisis estadísticos con la finalidad de establecer la situación de mortalidad. En relación con la producción, su evaluación se llevó a cabo en el tiempo de cosecha, tomando en cuenta el efecto margen que se causa en las etapas del cultivo y los procedimientos estadísticos pertinentes. Se concluyó que los clones con mejor adaptabilidad, mayor rendimiento doble propósito, resistencia al ataque de diferentes microorganismos y efectos edafoclimáticos propios del agroecosistema, son: 440286, 440287 y 440396. De acuerdo con lo anterior, es posible incorporar la batata en la diversificación productiva del Piedemonte Llanero. Palabras clave: Ipomoea batatas (L.) Lam, adaptabilidad, mortalidad, producción.

* Recibido: noviembre de 2009

Aceptado: mayo de 2010

ABSTRACT The sweet potato [Ipomoea batatas (L.) Lam], is a perennial tuber, on which, several studies and experiments have been conducted to analyze its adaptability and use in different agro ecosystems, in order to potentialize its production in Colombia. This work refers to the results from qualitative and quantitative investigations on its adaptability to the Piedemonte Llanero, considering the variables of mortality and production, the latter evaluated in terms of yield in t ha-1. The study was carried out in 2008, using statistical analysis to establish the crop’s mortality situation. Production was evaluated in the time of harvest, considering the marginal effect caused in the stages of the crop, and the pertinent statistical procedures. The conclusion was that the clones with the best adaptability, best dual-purpose yield, resistance to the attack from various microorganisms and typical edaphoclimatic effects of the agroecosystem are: 440286, 440287 and 440396. According to the above, is possible to incorporate the sweet potato as an option to help diversify agricultural production systems in the Piedemonte Llanero.

Key words: Ipomoea batatas (L.) Lam, adaptability, mortality, production.

Ruth Rodríguez Andrade et al.248 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

INTRODUCCIÓN

La batata, camote, patata dulce, batate, moniato o boniato [Ipomoea batatas (L.) Lam], es una planta herbácea, forrajera y perenne de la familia de las convolvuláceaes, posee un sistema radicular fibroso y cordoniforme que con la madurez genera raíces reservantes que extraen grandes cantidades de nutrientes, se adapta a suelos de cualquier tipo desde arenosos hasta arcillosos, especialmente en aquellos limo-arcillosos, profundos y friables, pues es sensible a la alta humedad del mismo. Tolera la acidez en un rango de pH de 4.5 a 7.5 (Almeri, 2009).

De la batata se utiliza el follaje, como forraje en la alimentación de animales, así como sus tubérculos (raíces reservantes). Además, sus tubérculos gozan de una amplia y diversificada aceptación en el desarrollo de productos para consumo humano (Bovell y Adelia, 2007).

Los elementos nutricionales como el nitrógeno y potasio, son indispensables a fin de obtener una buena producción de batata a los cuatro meses de siembra; sin embargo, para los suelos de la orinoquía colombiana, no existen protocolos de fertilización que combinen el uso racional de los nutrimentos en las cantidades mínimas necesarias, para equilibrar los requerimientos de la planta en sus etapas de desarrollo a fin de evitar altas tasas de mortalidad y que a su vez establezca una adecuada protección de los suelos (Bosco et al., 2009).

El objetivo del ensayo se orienta en primer lugar hacia el análisis de adaptabilidad de la batata a ciertas características del agroecosistema orinoquense; paralelamente en la elaboración de dietas para monogástricos y en segundo lugar, se pretende establecer un banco de germoplasma que permita realizar investigaciones en mejoramiento genético y contar con semilla para implementar cultivos que potencien procesos de investigación y producción.


El predio donde se estableció el proceso de adaptación de la batata [Ipomoea batatas (L.) Lam] está situado en el Piedemonte Llanero de la cordillera oriental. Su zona de vida se denomina: bosque muy húmedo tropical (bmh-T), de acuerdo con la clasificación de Holdridge y se encuentra en la vertiente que se extiende

INTRODUCTION

The sweet potato [Ipomoea batatas (L.) Lam], is an herbaceous, forage and perennial plant, of the convolvulaceae family. It has a fibrous and cord-like radical system that, with maturity, produces reservante roots that take large amounts of nutrients; it adapts to any type of soils, from sandy to clayey, and especially in deep, loamy-clayey and friable soils, since it is sensitive to its high humidity. It tolerates acidity on a pH range of de 4.5-7.5 (Almeri, 2009).

The tubers of the sweet potato are used, as well as its foliage, for feeding animals la. Its tubers (reservante roots) also have a wide and divers acceptance as products for human consumption (Bovell and Adelia, 2007). Nutritional elements such as nitrogen and potassium are crucial for a good sweet potato production four months after planting; for the soils of the Colombian Orinoquía region, there are no fertilization protocols that combine the rational use of nutrients in the minimum amounts necessary to balance the plant requirements in its growth stages in order to avoid high mortality rates and establish an adequate protection of soils (Bosco et al., 2009).

The aim of this work is, first of all, to analyze the adaptability of sweet potato plants to certain characteristics of the Orinocan agroecosystem, while analyzing diets for monogastric animals; the second aim of this investigation is to establish a germplasm bank to investigate genetic breeding and have seeds for crops to help promote research and production processes.

MATERIALS AND METHODS The field used to set up the sweet potato [Ipomoea batatas (L.) Lam] adaptation process is located in the Piedemonte Llanero of the Cordillera Oriental (Eastern range). Its life zone is: wet tropical rainforest (bmh-T), according to Holdridge’s classification, and is located on the slope that extends from Cundinamarca to the department of Meta, with strongly acidic soils, made up of aluvial, diluvial and some coluvial deposits.

Plant growth can be erect, semi erect, extended and very extended; its branches can be up to 3 m long, with simple leaves of different shapes, sizes and colors;

Análisis de mortalidad, producción y adaptabilidad de clones de batata al agrosistema de Piedemonte Llanero 249

it adapts to tropical climates, and especially with an average temperature of 22 ºC, long photoperiods and high luminosity.

To conduct the first phase of the analyses on adaptability, 10 sweet potato clones were considered, contributed by Clayuca; the codes of its varieties are: 440045, 440016, 199062-1, 440286, 440287, 440396, 440260, Tainung-66, 199015-14 and 199035-7.

According to Clayuca (2004), out of the above clones, 440045 (toquecita) is a high profitability clone; clone 440260 (chin mi or suwon 147) is precocious, with production after three months. Both 440045 and 440260 are catalogued as dual purpose a clone that is, used for root and foliage, whereas the rest are not. Sowing and field samples. Sowing material was sent by Clayuca; elite genetic materials are from the International Potato Center (CIP), in Lima, Peru; it came from the city of Palmira, it came wrapped in newspaper and classified by clones, inside a polyethylene sack. Most of the stakes were thin, had low vitality and some packages were contaminated with fungi (Aspergillus sp.).

Clones were planted in 200 cm3 disposable plastic cups, they were added sieved black dirt as a substrate and disinfected with 5% formol. The stakes were disinfected with the Orthocide fungicide and later selected, at a length of 8 cm to 13 cm. The dry stakes, affected by fungi that could be visually identified, or small pieces of them, were discarded. The first date for planting was September 11th., 2008 on 0.6 ha; soils were wet due to the winter season, which allowed their adaptation with a chisel and the construction of beds-caballones. The first group of clones for sowing was made up of 1 800 stakes. Later, on October 10th., 2008, the first samples were taken, and the first fundamental event was to verify the mortality of plants. On a sample of 37.66% of the total planted, we noticed a need to plant a replacement of the affected plant material. This is why, on November 27th. the replanting was moved forward and Clayuca contributed with 2 000 plants of 10 different clones, 200 for each clone, which not only replaced dead plants, increased the plantation by 6.25%, for a total of 1 920 plants.

desde Cundinamarca hacia el departamento del Meta, caracterizada por suelos fuertemente ácidos, conformados por depósitos aluviales, diluviales con aportes coluviales.

El crecimiento de la planta puede ser erecto, semierecto, extendido y muy extendido, sus ramas pueden alcanzar hasta 3 m de largo; con hojas simples de diferentes formas, tamaños y colores; se adapta al clima tropical especialmente en lugares con temperaturas promedio de 22 ºC, fotoperiodo largo y alta luminosidad.

Para llevar a cabo la primera fase de los análisis sobre adaptabilidad, se tuvieron en cuenta 10 clones de batata, aportados por Clayuca; la codificación de sus variedades es: 440045, 440016, 199062-1, 440286, 440287, 440396, 440260, Tainung-66, 199015-14 y 199035-7.

Según Clayuca (2004) de los clones citados anteriormente, el 440045 (toquecita) es un clon de alta rentabilidad; el clon 440260 (chin mi o suwon 147) es precoz, con producción a los tres meses. Tanto el 440045 como el 440260 son clones catalogados como de doble propósito; es decir, productores de raíz y follaje, mientras que los demás no lo son.

Siembra y muestreos de campo. El material de siembra remitido por Clayuca; materiales genéticos élite, del Centro Internacional de la Papa (CIP), en Lima, Perú; desde la ciudad de Palmira, venía envuelto en papel periódico y clasificado por clones, dentro de un saco de polietileno. Se observó que la mayoría de las estacas tenía poco grosor, baja vitalidad y algunos paquetes contaminados con hongos (Aspergillus sp.).

Los clones se sembraron en vasos de plástico desechables de 200 cm3 de capacidad y se les adicionó como sustrato tierra negra cernida y desinfectada con formol al 5%. Las estacas fueron desinfectadas con el fungicida Orthocide y posteriormente se seccionaron a una medida entre 8 cm a 13 cm de longitud. Las estacas secas, afectadas por hongos que se podían identificar visualmente o fracciones muy pequeñas de las mismas, fueron desechadas.

La primera fecha de siembra del 11 de septiembre de 2008; en 0.6 ha, los suelos estaban saturados de humedad debido al invierno, lo cual permitió su adecuación con un pase de cincel y construcción de camas-caballones. El primer grupo de clones para sembrar estaba constituido por 1 800 estacas.


In order to continue the verification of mortality, on December 19th., a second set of samples of the planted material were taken, both in planting and replanting. Replanting was carried out with thicker stakes, with greater vigor and several adventitia roots and leaf buds and measured 20 to 25 cm. Each clone was planted on caballones 0.5 m wide by 4 m long, separated by 0.5 m. The plot or clone repetition was composed of four beds o caballones 0.3 m in height, separated at its highest 0.80 m. Distance between plants is de 0.3 m, for a density per hectare of 33 125 plants. Figure 1 shows the sweet potato behavior test, which contains 10 clones and three repetitions under a randomized block experimental design, according to orientations given by Clayuca y Triviño (2009).

The next follow-up on the experiment was taking samples, always on the whole of the plants sowed (1 920 plants), therefore (N= n), that is, at 100%. Additionally, a spray irrigation system was established, fed from a source of water transported by gravity. This system works while the source (spring) with the required volume and pressure to move the sprinklers. For the period of drought, an artificial lake is used, which was adapted to sustain the irrigation requirements.

Resistence and sowing. During the vegetative period, the clones showed different resistance levels to the characteristics of the agroecosystem flat lands, strongly acidic (pH 5.2), low in organic matter, phosphorous, magnesium and boron, high aluminum content that limits

Posteriormente el 10 de octubre de 2008, se llevó a cabo el primer muestreo donde el evento fundamental fue verificar la mortalidad de plantas. Sobre una muestra del 37.66% del total sembrado se concluyó la necesidad de hacer una resiembra de reposición del material vegetativo afectado. Por lo anterior el 27 de noviembre del mismo año se adelanto la resiembra, para la resiembra Clayuca aporto 2 000 plantas de 10 clones diferentes; 200 por cada clon, la cual además de reemplazar las plantas muertas incremento la siembra en un 6.25%, para un total de 1 920 plantas.

Con el objetivo de continuar la verificación sobre mortalidad, el 19 de diciembre de 2008, se llevó a cabo un segundo muestreo del material plantado, tanto en la siembra como en la resiembra. La resiembra se efectuó con estacas de mayor grosor, mejor vigor, que poseían varias raíces adventicias, yemas y tenian una longitud entre 20 a 25 cm.

La plantación de cada clon se efectuó sobre caballones de 0.5 m de ancho por 4 m de largo, separados entre sí por una calle o depresión de 0.5 m de ancho. La parcela o repetición por clon constó de cuatro camas o caballones de 0.3 m de alto, separados en su parte más alta 0.80 m. La distancia entre plantas es de 0.3 m, para una densidad por hectárea de 33 125 plantas.

En la Figura 1, se muestra el ensayo de comportamiento de la batata, cuenta con 10 clones y tres repeticiones bajo un diseño experimental de bloques al azar, de conformidad con las orientaciones dadas por Clayuca y Triviño (2009).

El seguimiento posterior realizado sobre el cultivo, se llevó a cabo mediante muestreos que en todas las ocasiones se efectuaron sobre la totalidad de las plantas sembradas, que fueron 1 920 plantas; por lo tanto (N= n); es decir, al 100%.Adicionalmente, se estableció un sistema de riego por aspersión alimentado desde una fuente de agua transportada por gravedad. Este sistema funciona mientras permanezca la fuente (manantial) con el caudal y la presión requerida para mover los aspersores. Para el periodo de sequía, se utiliza un lago artificial, el cual fue adecuado para sostener los requerimientos de riego.

Resistencia y cosecha. Durante el periodo vegetativo, se observó en los clones diferentes niveles de resistencia a las características propias del agroecosistema, suelos con relieve plano, fuertemente ácidos (pH 5.2), bajos en materia orgánica, fósforo, magnesio y boro; alto contenido de aluminio que limita la nutrición de las plantas, el predio

Clones Sistema: bloques al azarsugerido por Clayuca1. 440045

2. 4400163. 199062-1 Repeticiones

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,4, 6, 8, 1, 10, 7, 3, 9, 5, 2,9, 7, 1, 6, 8, 2, 10, 5, 4 y 3.

4. 4402865. 4402816. 4403967. 4402608. Tainung-669. 199015-1410. 199035-1

Figura 1. Diagrama experimental por bloques al azar.Figure 1. Experimental diagram by random blocks.


plant nutrition; the field has an average annual rainfall of 450 mm, average temperature of 27 ºC and relative humidity of 75%. The presence of plagues showed a natural biological control between parasitoids-predators, as well as fungi, defining the health and mortality of the clones.

For harvesting purposes, the evaluating criteria were: sweet potato tuber quality: color, rotting, cracks and damage by insects, weight and amount of tubers, as well as foliage weight for every one of the 10 clones under study. Microbiological analysis. Peptonated water solutions at 0.1% were used to prepare the dilutions to plant in the petri dishes. The cultivation of microorganisms was conducted in selective agar gels for fecal coliforms (agar EMB and tryptophan broth), pseudomona (cetrimide agar) and fungi-yeast (OGGY agar). The varieties described above were analyzed, with skin, without skin and with a mixture of skins so as to sow twice.


This research analyzes the adaptability of sweet potato to the agroecosystem of the Piedemonte Llanero and adheres to the mortality and production levels. Mortality. In order to make up for the high nutrient absorption, speed up vegetative growth of the plants and avoid high mortality rates, a fertilization plan was moved forward, according to recommendations by the International Center for Tropical Agriculture (CIAT), (Clayuca, 2004).

Forty five grams of the following fertilizer mix were added to each plant: 27.6 kg de diammonium phosphate (DAP), 12 kg of urea, 30 kg of potassium chloride and 6 kg of ammonium sulfate. The mix was placed in small half-moon-shaped ditches, 5-10 cm away from the plant, and covered with soil. This was conducted on January 8th. and 9th. 2009, after weeding the caballones and applying herbicide to the separations (Triviño, 2009).

Even so, the rigors of the process of adaptation to the Orinocan hillside ecosystem led to an average mortality rate for the initial plantation of 1 800 or 65.94% of the

cuenta con una pluviometría promedio mensual de 450 mm, temperatura promedio 27 ºC y humedad relativa de 75%. Presencia de plagas que mostraron control biológico natural entre parasitoides-depredadores, así como de hongos; lo que definió la sanidad y mortalidad de los clones.

Para efecto de la cosecha los criterios evaluadores fueron: calidad con respecto a la calidad de los tubérculos de batata: color, pudrición, rajaduras y daño por insectos, peso y número de tubérculos, así como el peso del follaje, para todos y cada uno de los 10 clones bajo estudio.

Análisis microbiológico. Se utilizaron soluciones de agua peptonada al 0.1% para la preparación de las diluciones a sembrar en las cajas petri. El cultivo de los microorganismos se realizo en agares selectivos para coliformes fecales (agar EMB y caldo triptófano), pseudomona (agar cetrimide) y hongos-levaduras (agar OGGY). Se analizaron las variedades antes descritas con cascara, sin cascara y una mezcla de las cascaras para realizar siembra por duplicado.


En la presente investigación, se analiza la adaptabilidad de la batata al agroecosistema del Piedemonte Llanero y se circunscribe a las variables de mortalidad y producción.

Mortalidad. Para compensar la alta absorción de nutrientes, acelerar el desarrollo vegetativo de las plantas y evitar altos índices de mortalidad, se adelantó un plan de fertilización de acuerdo con las recomendaciones del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), (Clayuca, 2004).

Se aplicaron 45 gramos por planta de la siguiente mezcla de fertilizantes: 27.6 kg de fosfato diamonico (DAP), 12 kg de urea, 30 kg de cloruro de potasio y 6 kg de sulfato de amonio. La aplicación se hizo sobre pequeñas zanjas en forma de media luna hechas a una distancia entre 5 y 10 cm de la planta, luego se cubrieron con tierra. Su aplicación se llevó a cabo durante los días 8 y 9 de enero de 2009, previa desmalezada de los caballones y aplicación de herbicida a las calles de separación (Triviño, 2009).

Aún así, los rigores del proceso de adaptación al agroecosistema del pie de monte orinoquense, tuvo como consecuencia una tasa de mortalidad promedia para la


siembra inicial de 1 800 plantas, del orden de 65.94%; los clones 199015-14, 440287 y 199035-7 fueron los menos afectados, cuyas tasas de mortalidad estuvieron dentro del rango normal (<10%).

De las 1 800 plantas iniciales, los clones mayormente afectados por su mortalidad fue el 199062-1, Tainung-66 y 440045, siendo este último un clon de alta productividad en otras latitudes, lo cual permite suponer que demanda un riguroso manejo y una mejor calidad de suelos para expresar su potencial génico. Como resultado de la alta mortalidad inicial, se procedió a la resiembra de 1 187 plantas y se amplio el cultivo en 6.25%, a fin de tener para cada clon 192 y un total de 1 920 plantas.

En un segundo proceso de evaluación sobre esta misma variable, las 1 920 plantas registraron una tasa de 13.99%, dando como resultado una corrección en la mortalidad de 51.95%. Los clones de menor mortalidad fueron en su respectivo orden 440045, 440016 y 199062-1. Sin embargo, se observaron que fueron seis clones, los que en esta oportunidad estuvieron en el rango normalizado menor al 10%, (440286, 440396 y Tainung-66); es decir, que se presentó una mejora de 100%.

Los clones que superaron el índice normalizado fueron 199035 con 32.88%; 440287 en 20.22% y 199015-14 con 17.49%. Cabe anotar que ningún clon de los reportados con alta mortalidad en la primera evaluación, aparece en iguales condiciones en la segunda; ratificando con esto la importancia del manejo y de la calidad del material de siembra. Por su parte el clon 440260 de producción precoz y doble propósito presentó un mortalidad promedio del 13.87%, lo cual hace prever que con un adecuado manejo puede ser eventualmente viable económicamente en este agroecosistema, frente a otros niveles de mortalidad observados.

En la Figura 2 se presenta el comportamiento de la mortalidad de manera comparativa entre los dos momentos de su evaluación, para cada uno de los clones del objeto de estudio, teniendo en cuenta el nivel normalizadode la misma.

Producción. La investigación de Clayuca (2004), en torno a la batata plantea la necesidad de caracterizar, obtener variedades y rendimientos con esta planta en el Valle del Cauca; a fin de poder ofrecer y liberar semillas con altos rendimientos, viables de adaptar en otras condiciones edáficas y climáticas del país (Albán, 2005).

plants. Clones 199015-14, 440287 and 199035-7 were the least affected, presenting mortality rates within the normal range (<10%).

Out of the 1 800 initial plants, the clones majorly affected by their mortality rates were 199062-1, Tainung-66 and 440045, the latter showing high productivity in other latitudes, which leads to the supposal that a rigorous management and better soil quality will help express its genetic potential. As a result of the high initial mortality, 1 187 plants were replanted, and the plantation was broadened by 6.25%, to end up with 192 for each clone and a total of 1 920 plants. In a second evaluation on this same variable, the 1 920 plants presented a rate of 13.99%, resulting in a correction of 51.95% of the mortality. The clones with lower mortalities were, respectively 440045, 440016 and 199062-1. However, six clones were, on this occasion, within the normalized range, below 10%, (440286, 440396 and Tainung-66); that is, there was an improvement of 100%.

The clones that surpassed the normalized index were 199035, with 32.88%; 440287 with 20.22% and 199015-14 with 17.49%. It is worth noting that none of the clones reported with high mortality in the first evaluation, appears in the same conditions in the second evaluation, ratifying the importance of the material management and quality. On the other hand, clone 440260, with precocious production and a dual purpose displayed an average mortality rate of de 13.87%, which shows that with an adequate management, it can eventually become profitable in this agroecosystem, in comparison to other mortality levels observed. Figure 2 shows the behavior of mortality for each one of the clones studied, comparatively, considering the normalized level of mortality.

Production. Clayuca’s research (2004) on the sweet potato sets forth the need to characterize and obtain varieties and yields from this plant in the Cauca Valley, so as to offer and release seeds with high yields, adaptable to other soil and weather conditions in Colombia (Albán, 2005).

To evaluate the process of adaptability of root and foliage yield, the production results were established and compared with those from similar studies. Table 1 shows that in the case of the La Salle University, clones with the highest yield in tons per hectare in the root, sweet potato production is classified according to the following criteria: high roots


Para evaluar el proceso de la adaptabilidad del rendimiento de raíz y follaje, se procedió a establecer los resultados productivos y compararlos con los obtenidos en otros estudios similares. En el Cuadro 1, se observa que para el caso de la Universidad de La Salle, los clones con el mayor rendimiento en tonelada por hectárea en raíz, la producción de batata se clasifica de acuerdo con los siguientes criterios: alto raíces producción (ARP); bajo raíces producción (BRP); alto doble propósito (ADP) y bajo doble propósito (BDP), fueron el 440287, 440286 y 440396, que tuvieron un rendimiento superior a 20 t ha-1 e inferior a 40 t ha-1.

Los clones con bajo rendimiento en raíz (BRP), fueron el 199015-14, 440260 y 440016, que tuvieron una producción inferior a 10 t ha-1. En cuanto a los doble propósito; es decir, aquellos donde se considera representativa su producción tanto en raíz como en follaje, se pudo establecer de alto doble propósito (ADP), los clones 440396, 440286 y 440287 y de bajo doble propósito (BDP), 440016, Tainung-66 y 199015-14.

production (ARP); low roots production (BRP); high dual purpose (ADP) and low dual purpose (BDP), were 440287, 440286 and 440396, whose yield was above 20 t ha-1 and below 40 t ha-1.

The clones with low root yields (BRP) were 199015-14, 440260 and 440016, with a yield lower than 10 t ha-1. As for those with a dual purpose, that is, with representative productions in both roots and foliage, clones 440396,

Figura 2. Comparativo y comportamiento de mortalidad por clones.Figure 2. Comparison and behavior of mortality in clones.

440

045

440

016

19

9062

-1

440

286

440

287

4

4039

6

44

0260

Tain

ung-

66 1

9901

5-14

199

035-

7

Variedades

80

70

60

50

40

30

20

10 0

Porc

enta

je d

e mor

talid

ad

I Mortalidad (%)II Mortalidad (%)

Variedad Rendimiento raíz* (t ha-1)

Rendimiento raíz** (t ha-1)

Rendimiento follaje* (t ha-1)

Rendimiento follaje** (t ha-1)

199035-7 30.62 17.9 13 14.67199015-14 37.2 7.63 17.49 12.17199062-1 44.66 19.65 39.9 24.54440045 50.39 10.13 14.54 19.69440260 27.95 7.81 8.66 18440016 13 7.33 sd 9.17440286 37.71 32.19 sd 19.46440396 29.2 20.71 sd 23.46440287 30.7 37.04 sd 17.58Tainung- 66 26.5 15.08 23.34 7.19

Cuadro 1. Comparativo de rendimientos en raíz y follaje de Clayuca (Valle del Cauca) y Universidad de La Salle (Meta).Table 1. Comparison of yields in root and foliage yield in Clayuca (Cauca Valley) and La Salle University (Meta).

*= datos de Albán (2005); Vásquez (2007); Rodríguez (2008); **= ZEDEO, Universidad de La Salle; sd= sin dato.

En estudios similares de adaptabilidad desde el rendimiento, se concluye que el clon 440045, es élite por presentar un rendimiento de 50.39 t ha-1, situación que en el Piedemonte Llanero no se presentó. De los 10 clones objeto de estudio, solamente tres superaron las 20 t ha-1 en suelos de Piedemonte Llanero, a diferencia de las pruebas realizadas en suelos del Valle del Cauca, donde nueve fueron superiores y sólo el clon 440016 tuvo rendimiento de 13 t ha-1, pero caracterizado por ser rico en carotenos.


Desde el rendimiento en follaje se estableció que de los 10 clones bajo estudio, no hay literatura al respeto sobre cuatro de ellos (440016, 440286, 440396 y 440287). Por lo tanto, el análisis comparativo se adelanto con los seis restantes.

Las pruebas realizadas en Piedemonte Llanero, presentan dos clones con rendimientos en follaje superiores a 20 t ha-1, este es 199062-1 con 24.54 t ha-1, el cual resultó con mejores rendimientos en estudios para el Valle del Cauca y 440396 con rendimiento de 23.46 t ha-1.

De los seis clones comparados, tres de ellos (199035-7,440045 y 440260) tuvieron rendimientos en follajesuperiores en 12.84%, 35.41% y 107.85% respectivamente, frente a los reportados por la literatura para los mismos clones bajo condiciones edáficas y climáticas diferentes.

El análisis sobre adaptabilidad interpretado desde las variables mortalidad y rendimiento por hectárea en raíces, definió coeficientes de correlación favorables (>1) y desfavorables (<1); con lo cual, los resultados comparados entre las dos variables en cuestión permiten identificar los clones 440286 y 440287 como los mejores adaptados al agroecosistema, pues aunque manifiestan tasas de mortalidad media, el rendimiento de su producción es alto, planteando la necesidad de un manejo riguroso de la plantación a fin de incrementar sus resultados económicos (Figura 3).

440286 and 440287 could be considered ADP, whereas 440016, Tainung-66 and 199015-14 were considered as BDP. Similar studies of adaptability from yield conclude that clone 440045 is elite, since its yield is 50.39 t ha-1, which was not observed in the Piedemonte Llanero. Out of the 10 clones studied, only 3 surpassed 20 t ha-1 in soils of this region, in contrast to the tests conducted in Cauca Valley soils, in which nine were higher and only clone 440016 had a yield of 13 t ha-1, but characterized as rich in carotenes. From the yield in foliage, it was established that out of the 10 clones under study, there is no literature concerning four of them (440016, 440286, 440396 and 440287). Therefore, the comparative analysis was moved forward with the remaining six.

The tests carried out in the Piedemonte Llanero show two clones with foliar yields higher than 20 t ha-1 (199062-1 with 24.54 t ha-1, which gave better yields tin studies for the Cauca Valley, and 440396, with a yield of 23.46 t ha-1).

Out of the six clones compared, three (199035-7, 440045 and 440260) had higher yields in 12.84%, 35.41% and 107.85% respectively, faced with those reported by literature for the same clones under different edaphic and weather conditions.

Figura 3. Perfiles, relación y paralelo entre mortalidad y rendimiento como selectores de adaptabilidad.Figure 3. Profiles, relation and parallels between mortality and yield as adaptability selectors.

Mortalidad Rendimiento Clones Selector

50 25 0 0 25 50

440045

440016

199062-1

440286

440287

440396

440260

Tainung-66

199015-14

199035-7


En el segundo nivel, el selector indica los clones 440396 y 199062-1. Para un tercer nivel se incluyen 440045 y Tainung-66; los demás clones resultan poco significativos.

Resultados del análisis microbiológico. La presencia de una pudrición en el cuello y raíz, de manera ascendente y localizada, particularmente en los clones 440286, 440396 y 440045, hizo necesario un análisis microbiológico general, buscando determinar si el ataque que manifestó la planta era de tipo bacteriano o micótico.

Debido que el ataque en la raíz, se presentó tanto a nivel interno como externo, requirió de un análisis de la misma con cáscara y sin cáscara. Dando como resultado la presencia de Pseudomona spp. con un recuento en unidades formadoras de colonia (UFC-g) superior en el material con cáscara. El clon mayormente atacado fue el 440286, con altos recuentos, tanto con cáscara como sin cáscara.

Además se observó, que los clones que presentaban un alto recuento de Pseudomona spp. también presentaban una alta susceptibilidad a la presencia de hongos y levaduras. Las características del hongo eran las siguientes: aterciopelado, color gris y con un halo acentuado alrededor de color negro, por lo que se puede asumir que es un hongo del género Aspergilus. En el caso de la levadura esta era lisa, algunas de color gris y otras blancas, se puede asumir la presencia de una Saccharomyces.

CONCLUSIONES

La calidad del material vegetativo a reproducir tiene un impacto directo sobre el porcentaje de mortalidad y el grado de adaptabilidad para ocho de los clones estudiados; sin embargo, en los clones 199015-14 y 199035-7 el mayor impacto fue causado por las condiciones edafoclimáticas del agroecosistema.

Las condiciones edáficas y climáticas del agrosistema de Piedemonte Llanero, afecta el rendimiento en raíz y follaje de los clones estudiados, puesto que el clon 440287 supero la tonelada por hectárea reportado por otros estudios.

El clon 440286 a pesar del alto ataque por la Pseudomona spp. fue uno de los clones con mayor rendimiento en raíces y follaje cercano a 20 t ha-1. A diferencia de los clones 440260 y el 440045 situación que se manifestó en su baja productividad de raíces con relación a otros estudios.

The analysis on adaptability interpreted from the variables of mortality and yield per hectare in roots, defined favorable (>1) and unfavorable (<1) correlation coefficients, with which the results compared between both variables in question help identify clones 440286 and 440287 as the best adapted to the agroecosystem, because although they present medium mortality rates, their production yield is high. This sets forth the need of a rigorous management of the plantation, so as to increase economic results (Figure 3).

In the second level, the selector indicates clones 440396 and 199062-1. For a third level 440045 and Tainung-66 are included; the remaining clones are scarcely significant. Results of the microbiological analysis. The presence of rotting in the neck and root in an ascending and localized manner, particularly in clones 440286, 440396 and 440045, created the need for a general microbiological analysis, attempting to determine if the attack displayed by the plant was bacterial or mycotic. Because the attack on the root was internal and external, an analysis of the root was required with and without the skin. The result of this was the presence of Pseudomona spp. with a higher count on colony-forming units (UFC-g) in materials with skin. The most attacked clone was 440286, with high counts, both with and without skin. It was also noticed that the clones that displayed a higher Pseudomona spp. count were also highly susceptible to the presence of fungi and yeast. Fungal characteristics were the following: velvety, gray and with a distinct black halo, hence we can assume it is a fungus of the genus Aspergilus. Yeast was smooth, some colored gray and others white; we can also assume the presence of a Saccharomyces.

CONCLUSIONS

The quality of the vegetative material to be reproduced has a direct impact on the percentage of mortality and the degree of adaptability for eight of the clones studied; however, in clones 199015-14 and 199035-7, the greatest impact was caused by the edaphic and weather conditions of the agroecosystem.

The edaphoclimatic conditions of the agroecosystem of Piedemonte Llanero, affects the yield in the root and foliage of the clones studied, since clone 440287 surpassed a ton per hectare reported by their studies.


Si la finalidad del establecimiento del cultivo de batata en el Piedemonte Llanero es obtener una fuente proteíca con base en el follaje, los clones sugeridos son el 199062-1 y 440396 por presentar rendimientos superiores a 20 t ha-1.

El análisis relativo al proceso de adaptabilidad, determinan que los clones 440186, 440287 y 440396, se adaptaron al agroecosistema del Piedemonte Llanero, pues se clasificaron dentro de los grupos ARP y ADP. Por lo tanto, es posible lograr una mejor adaptabilidad y rendimiento del clon 199062-1 con un manejo riguroso de la plantación.

AGRADECIMIENTOS

Al Ing. Trino Triviño Díaz, por los apuntes registrados en su cuaderno de campo y al MSc. Juan Fernando Vela Jiménez por su colaboración.

LITERATURA CITADA

Albán, Á. A. 2005. Establecimiento y adaptación de 16 cultivares de camote [Ipomoea batatas (L.) Lam] con altos contenidos de carotenos en suelos del CIAT. CIAT. Palmira, Colombia.

Albán, Á. A. y Cadavid, L. F. 2009. Producción y uso de batata. Clayuca. URL: http://www.ciat.cgiar.org/training/pdf/061018_Sistemas_Produccion_Batata-A_Alban.pdf.

Almeri, L. 2009. Concentração de micronutrientes em clones de batata com distinta sensibilidade fisiológica ao estresse de aluminio. Santa María. Ciência rural. 39(2):379-385.

Bovell, B. and Adelia, C. 2007. Sweet potato: a review or its past, present, and future role in human nutrition. Elsevier. Alabama. Adv. Food Nutr. Res. 52:1-59.

Clone 440286, despite the strong attack by the Pseudomona spp. was one of the clones with the highest yield in roots and foliage, close to 20 t ha-1. This was different to clones 440260 and 440045, which was evident from its low root productivity in relation to other studies.

If the purpose of establishing sweet potato as a crop in Piedemonte Llanero is to produce a source of protein based on foliage, the recommended clones are 199062-1 and 440396 for their yields of over 20 t ha-1.

The analysis on the adaptability process determine that clones 440186, 440287 and 440396 adapted to the agroecosystem of Piedemonte Llanero, since they were classified within groups ARP and ADP. Therefore, improving adaptability and yield of clone 199062-1 is possible with a rigorous management of the plantation.

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H-66 HÍBRIDO DE MAÍZ PARA LOS VALLES ALTOS DE LOS ESTADOS DE MÉXICO Y TLAXCALA*

H-66 MAIZE HYBRID FOR THE CENTRAL HIGHLANDS OF THE MEXICO AND TLAXCALA STATES

José Luis Arellano Vázquez1, Juan Virgen Vargas1§ y Miguel Angel Avila Perches2

1Campo Experimental Valle de México. CEVAMEX-INIFAP. Carretera Los Reyes-Lechería, km 18.5. Chapingo, Texcoco, Estado de México, México. C. P. 56230. ([email protected]). 2Campo Experimental Bajío. CEBAJ-INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km 6.5. Celaya, Guanajuato, México. C. P. 38110. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].



RESUMEN

El nuevo maíz híbrido H-66 fue desarrollado en el Campo Experimental Valle de México (CEVAMEX) del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP); este híbrido se adapta a los Valles Altos (> 2 200 m) en el Estado de México y Tlaxcala. H-66 se obtuvo de tres líneas (M43/M44)//M52; M52 es una línea del programa de maíz del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), mientras que las líneas M43 y M44 se derivaron de un criollo colectado en una localidad de la parte alta del estado de Michoacán. H-66 es un híbrido cuyo grano es de color blanco y se recomienda para condiciones de riego y temporal. El rendimiento del híbrido H-66 varía de 6.5 a 10.5 t ha-1, supera entre 7 y 12% el rendimiento de híbridos comerciales de compañías privadas, que se cultivan en la región bajo las mismas condiciones. Es resistente al acame y a enfermedades que se presentan en la región, como son: pudrición de la mazorca (Fusarium moniliforme Sheldon, estado perfecto Giberella fujikuroi Sawada) y carbón de la espiga (Sporisorium reilianum= Sphacelotheca reiliana). El grano de maíz H-66 se recomienda para la industria de la masa y la tortilla.

Palabras clave: adaptación, maíz híbrido, rendimiento.

ABSTRACT

The new maize hybrid H-66 was developed in the Valley of Mexico Experimental Field (CEVAMEX) of the National Forestry, Agriculture and Cattle Research Institute (INIFAP). This hybrid adapts to the high valleys (> 2 200 m) in the states of Mexico and Tlaxcala. H-66 was obtained from three lines (M43/M44)//M52; M52 is a line of the maize program of the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT), while lines M43 and M44 were derived from a creole line derived from a location in the higher area in the state of Michoacán. H-66 is a hybrid with a white grain, recommended for irrigation and rainy conditions. The yield of hybrid H-66 varies from 6.5 to 10.5 t ha-1, and surpasses by 7 to 12% the yield of commercial hybrids from private companies, which are grown in the area and regional diseases such as ear rot (Fusarium moniliforme Sheldon, perfect state Giberella fujikuroi Sawada) and ear rust (Sporisorium reilianum= Sphacelotheca reiliana). The grain of maize H-66 is recommended for the tortilla and tortilla dough industry.

Key words: adaptation, hybrid maize, yield.

José Luis Arellano Vázquez et al.258 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

Los Valles Altos de la Mesa Central de México se localizan en Puebla, Hidalgo, Tlaxcala, Querétaro, Michoacán, Morelos, Estado de México y el Distrito Federal, con una altitud superior a 2 200 m; se cultivan cerca de 1.5 millones de hectáreas con maíz, lo cual representa 20% de la superficie nacional establecida con este cultivo. En esta región, aproximadamente 700 000 ha se ubican en zonas de riego y buen temporal (Turrent, 1994).

En el Estado de México anualmente se establecen 600 000 ha con maíz, de las cuales 80% se cultivan bajo condiciones de temporal y el resto con punta de riego, con rendimiento medio estatal de 3.7 t ha-1, por lo que, en la entidad se producen alrededor de dos millones de toneladas de esta gramínea. En esta entidad, la zona más importante para el cultivo maíz es el Valle de Toluca-Atlacomulco, ya que se siembra cerca de 50% (300 000 ha) de la superficie estatal y se obtiene alrededor de 60% de la producción; el rendimiento medio es 4.5 t ha-1.

En el estado de Tlaxcala, el maíz de temporal ocupa una superficie aproximada anual de 120 000 ha, que equivalen al 60% de la superficie total cultivada. El rendimiento medio es 2.8 t ha-1 y la producción en la entidad es de 315 392 toneladas anuales (SAGARPA, 2008).

Con la liberación del híbrido de maíz H-66 se estima que en estas regiones es factible sembrar 100 000 ha y obtener hasta 100% de incremento en rendimiento con respecto a las variedades criollas a las que supera en rendimiento en 3 a 5 t ha-1 que representarían de 12 a 15 mil pesos por hectárea. Este incremento haría rentable la producción de maíz.

El híbrido de maíz H-66, se liberó en 2009 por el programa de maíz del Campo Experimental Valle de México (CEVAMEX), en el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y fue inscrito en el catálogo nacional de variedades vegetales (CNVV) con el número de registro: 2261-MAZ-1135-020709/C (SNICS, 2009).

El H-66 es un híbrido trilineal de grano blanco y textura semicristalina, con adaptación a altitudes de 2 300 a 2 600 m, por lo que expresa un óptimo rendimiento en los distritos de desarrollo rural de Toluca y Atlacomulco en el Estado de México, Calpulalpan y Huamantla en Tlaxcala, localizados en este rango altitudinal.

El H-66 está integrado por la línea macho progenitora M-52 y la cruza simple M-43∗M-44. La línea macho M-52 tiene un nivel de endogamia de S5 y se derivó de la población 85 blanco precoz semidentada del Centro Internacional de

The high valleys of the Mexican Central Highlands are found in the states of Puebla, Hidalgo, Tlaxcala, Querétaro, Michoacán, Morelos, Mexico and the Federal District, with a altitude of over 2 200 m. Nearly 1.5 million hectares of maize are grown, which accounts for 20% of the national surface established with this crop. In this region, around 700 000 ha are found in areas of irrigation and good rainfall (Turrent, 1994).

In the state of Mexico, 600 000 ha a year of maize are grown, 80% of which are in rainfall seasons and the rest is irrigated, with an average statewide yield of 3.7 t ha-1, which accounts for the 2 million tons of this crop produced in the state, out of which, the most important maize-growing area is the Valley of Toluca-Atlacomulco, which accounts for nearly 50% (300 000 ha) of the statewide surface and around 60% of the production; average yield is 4.5 t ha-1.

In the state of Tlaxcala, seasonal maize covers an approximate annual surface of 120,000 ha, which accounts for 60% of the total surface planted. Average yield is 2.8 t ha-1 and the production in the state is 315 392 tons a year (SAGARPA, 2008).

With the release of the maize hybrid H-66, it is estimated that it is possible to plant 100 000 ha and to obtain a yield increase of up to 100% with respect to the creole varieties which it surpasses in terms of yield by 3 to 5 t ha-1, which would signify 12 to 15 thousand pesos per hectare. This raise would make maize production profitable.

The maize hybrid H-66 was released in 2009 by the maize program Valley of Mexico Experimental Field (CEVAMEX), of the National Forestry, Agriculture and Cattle Research Institute (INIFAP) and registered in the National Plant Varieties Catalog (CNVV) with the registration number: 2261-MAZ-1135- 020709/C (SNICS, 2009). The H-66 is a white-grained, trilinear hybrid with a semiflint texture, adapted to altitudes from 2 300 to 2 600 m, giving an optimal yield in the rural development districts of Toluca and Atlacomulco, in the state of Mexico, and Calpulalpan and Huamantla in Tlaxcala, all of which are within this altitude range.

The H-66 is the result of the cross of the male line M-52 and the simple cross M-43∗M-44. The male line M-52 has and inbreeding level of S5 and was derived from the white

H-66 híbrido de maíz para los Valles Altos de los estados de México y Tlaxcala 259

Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) (Arellano et al., 1996). Las líneas progenitoras de la cruza simple hembra (M-43∗M-44), se derivaron de un criollo colectado en una localidad de altura del estado de Michoacán. La línea M-43 tiene un nivel de endogamia de S5 y la línea M-44 de S4. Las dos líneas que integran la cruza simple hembra pertenecen al germoplasma de Valles Altos del INIFAP (Avila et al., 2008).

Las características agronómicas y de rendimiento del H-66 son: madurez intermedia, en altitud de 2 250 m, 50% de floración en la espiga ocurre a los 84 días después de la siembra y expone sus estigmas en el jilote a los 86 días, mientras que en sitios localizados por encima de 2 500 m el espigamiento y floración femenina se presentan a los 98 y 102 días, respectivamente; estas características en la floración permiten extender la siembra del H-66 hasta el 20 de mayo en áreas de temporal.

La altura de planta y mazorca es de 1.9 y 0.9 m, respectivamente, lo que permite la siembra de 70 000 plantas ha-1 y la cosecha mecanizada. La mazorca tiene una longitud de 15 cm con 18 hileras y 32 granos por hilera. El peso de mazorca es de 180 g y la relación grano-mazorca es 89%; el peso de 100 granos es 33.3 g.

La cosecha del H-66 se puede realizar a los 180 días después de la siembra, en los valles de Toluca y Atlacomulco del Estado de México, Calpulalpan y Huamantla en Tlaxcala; con contenido de humedad en grano de 25 a 26%, por lo que la mazorca debe someterse a un proceso de secado para reducir el contenido de humedad a 14%. Si no se dispone de almacenes para secado, la cosecha puede efectuarse a 210 días después de la siembra, con un contenido de humedad de 18-19% en el grano y procurar que la mazorca continué su secado natural.

Por la calidad de sus granos (textura dura IF <40% y de color blanco, reflectancia >55) y las tortillas suaves y claras (197 g), el grano del híbrido H-66 se recomienda para la industria de la masa y la tortilla.

En Toluca y Atlacomulco, el H-66 se debe sembrar desde el 1 de abril hasta el 15 de mayo, bajo condiciones de humedad residual y punta de riego con una dosis de fertilización de 140-70-30 (N-P-K) y 70 000 plantas ha-1; bajo condiciones de temporal se utiliza la dosis 120-60-30 (N-P-K) y 60 000 plantas ha-1. En Calpulalpan y Huamantla, la siembra debe efectuarse en el mismo periodo de siembra, bajo temporal favorable y fertilizar con 140-60-30 (N-P-K) y 60 000 plantas ha-1, mientras que en áreas de temporal deficiente fertilizar la dosis 100-40-00 (N-P-K) con 50 000 plantas ha-1.

early semident 85 population of the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) (Arellano et al., 1996). The female lines of the simple cross (M-43∗M-44), derived from a creole collected in a high location in the state of Michoacán. Line M-43 has an endogamy level of S5

and line M-44, of S4. Both lines of the simple female cross belong to the germplasm of INIFAP’s High Valleys (Avila et al., 2008).

The agronomical and yield of H-66 are intermediate maturity, at an altitude of 2 250 m. Half of the total flowering in the ear occurs 84 days after sowing and it silks on day 86, while in sites over 2 500 m, the silking and flowering is noticed on days 98 and 102, respectively; these flowering characteristics help extend the sowing of H-66 until May 20th. in rainy areas.

The height of the plant and ear is 1.9 and 0.9 m, respectively, which helps the sowing 70 000 plants ha-1 and the mechanized harvest. The ear has a length of 15 cm with 18 rows and 32 grains per row. Ear weight is 180 g and the relation of grain: ear is 89%; the weight of 100 grains is 33.3 g.

The harvest of H-66 can be carried out 180 days after planting in the valleys of Toluca and Atlacomulco in the State of Mexico, and Calpulalpan and Huamantla in Tlaxcala, with a high humidity content of 25 to 26%, due to which the ear must undergo a drying process to reduce humidity contents to 14%. If no drying rooms are available, the harvest can be performed 210 days after sowing, with a humidity content of 18-19% in the grain, and letting the ear continue its natural drying process. The quality of its grains (hard texture IF< 40% and white, reflectancy > 55) and soft, clear tortillas (197 g), the H-66 hybrid grain is recommended for the industry of tortilla and tortilla dough. In Toluca and Atlacomulco, el H-66 must be planted from April 1 to May 15, under conditions of residual humidity and irrigation with a fertilization doses of 140-70-30 (N-P-K) and 70 000 plants ha-1; under rainfed conditions, the fertilizer doses of 120-60-30 (N-P-K) and 60 000 plants ha-1 are used. In Calpulalpan and Huamantla, planting time is the same under favorable rainfed conditions with fertilization of 140-60-30 (N-P-K) and 60 000 plants ha-1, whereas in areas of unfavorable rainfed conditions, fertilizer dose is 100-40-00 (N-P-K) with a plant density of 50 000 plants ha-1.


Las características fenotípicas que diferencian al H-66 del híbrido comercial H-52, son forma de la hoja ligeramente curvada a encorvada, coloración verde de vaina de la hoja a verde oscuro y grano semicristalino (Arellano et al. 2008).

En Valles Altos de México se han desarrollado híbridos de alto rendimiento y porte bajo de planta, que combinan líneas progenitoras del INIFAP por CIMMYT (Arellano et al., 1996). En 2003 y 2006 el H-66, a nivel experimental produjo 12.5 y 11.0 t ha-1 en San Cosme Xalostoc, Tlaxcala y Chapingo, Estado de México, respectivamente.

El rendimiento del H-66 en las localidades varía de 6.5 a 10.5 t ha-1, con densidad de 70 000 plantas ha-1, supera entre 7 y 12% el rendimiento de híbridos comerciales de compañías privadas (Cuadro 1). Es resistente al acame de raíz y tallo, también a enfermedades de planta y mazorca que se presentan en la región, como son: pudrición de la mazorca (Fusarium moniliforme Sheldon, estado perfecto Giberella fujikuroi Sawada) (González et al., 2007) y carbón de la espiga (Sporisorium reilianum= Sphacelotheca reiliana) (Aquino y Sánchez, 2009).

The phenotypic characteristics that differentiate H-66 from the commercial hybrid H-52 are the slightly curved leaf, with green color in the leaf to dark green and semiflint grain (Arellano et al., 2008).

In the High Valleys of Mexico, high yield hybrids have been developed, along with short plants that combine lines from INIFAP and CIMMYT (Arellano et al., 1996). In 2003 and 2006 the H-66 produced, at the experimental level, 12.5 and 11 t ha-1 in San Cosme Xalostoc, Tlaxcala and Chapingo, State of Mexico, respectively.

The yield of H-66 throughout locations varies from 6.5 to 10.5 t ha-1, with a density of 70 000 plants ha-1, and surpasses the yield of commercial hybrids from private companies by 7 and 12% (Table 1). It is resistance to root and stalk lodge, as well as to local plant and ear diseases, such as ear rot (Fusarium moniliforme Sheldon, perfect state Giberella fujikuroi Sawada) (González et al., 2007) and ear rust (Sporisorium reilianum= Sphacelotheca reiliana) (Aquino and Sánchez, 2009).

Localidad Rendimiento(t ha-1)

§Porcentaje respecto al testigo

FM(días)

AP(cm)

Acame(%)

Año 2007Xalpatlahuaya, Tlaxcala 5.8 102 83 260 6Huamantla, Tlaxcala 6.8 122 89 220 3Ignacio Allende, Tlaxcala 7 137 93 161 1Panotla, Tlaxcala 7.6 105 88 226 6Almoloya de Juárez, Edo. de México 6.2 108 98 175 9Toluca, Edo. de México 6.2 109 98 174 9Chapingo, Edo. de México 10 105 71 215 0

7.1 113 89 204 4.9Año 2008

Espíritu Santo, Tlaxcala 4.6 107 98 208 0Estación Muñoz, Tlaxcala 4.1 105 105 214 1Altzayanca, Tlaxcala 6.6 105 104 207 0Huamantla, Tlaxcala 8.7 108 97 255 0San N. Tlaminca, Edo. de México 6.8 100 93 199 5Chapingo, Edo. de México 6.6 103 75 220 0

5.3 105 95 217 1

Cuadro 1. Características del maíz híbrido H-66, rendimiento de grano y porcentaje respecto a los testigos comerciales en Valles Altos de Tlaxcala y Estado de México en 2007 y 2008.Table 1. Characteristics of the maize hybrid H-66, grain yield and percentage in respect to the commercial checks in the High Valleys of the states of Tlaxcala and Mexico in 2007 and 2008.

FM= floración masculina; AP= altura de planta; §= testigos comerciales: H-33, H-40, Quetzal, Promesa y AS-722.X

X

H-66 híbrido de maíz para los Valles Altos de los estados de México y Tlaxcala 261

El incremento de semilla de los básicos (M-43, M-44 y M-52) y la producción de semilla registrada (M-43∗M-44 y M-52), se realiza en el Campo Experimental Valle de México, mientras que la producción de semilla certificada de H-66, la realizarán empresas productoras de semillas en convenio con INIFAP. A nivel experimental en el Valle de Texcoco, en altitudes de 2 300 m, el rendimiento de semilla registrada de la línea M-52 es 3.6 t ha-1 (Virgen y Arellano, 2006) y la cruza simple M-43∗M-44 cuando se realiza el desespigamiento es de 9 a 10 t ha-1, con 70% de semilla grande, que se refiere al porcentaje de semilla que es retenido en la criba con perforaciones circulares con diámetro de 8 mm (Virgen y Avila, 2004). En los campos de productores en la localidad de Espíritu Santo, Tlaxcala, con una altitud de 2 500 m, la cruza simple produjo 7 t ha-1 a una densidad de 83 000 plantas ha-1, lo que indica la factibilidad para producir semilla de H-66 en Tlaxcala (Virgen et al., 2008; Virgen et al., 2009).

De acuerdo con Virgen y Arellano (2009), las etapas para la obtención de semilla certificada del híbrido trilineal (H-66) y su uso por parte de los agricultores para la producción comercial de grano son las siguientes:

Multiplicación de la semilla original, por el obtentor, que constituye la fase inicial en el proceso de producción de semillas calificadas como: básicas, registradas y certificadas.

Producción de semilla básica. Incremento de las líneas M-43, M-44 y M-52 en lotes aislados cada una y eliminación de plantas fuera de tipo o en duda, antes de que las espigas derramen polen.

Incremento de semilla registrada. Formación de la cruza simple M-43∗M-44 en un lote aislado, se utiliza la relación de siembra 6:2 mediante la siembra alternada de seis surcos hembra de M-43 y dos macho de M-44. El establecimiento de ambos progenitores es simultáneo ya que presentan sincronía en la floración. En este lote se realiza el desespigamiento manual de las plantas hembra (jalando hacia arriba las espigas) y se eliminan plantas fuera de tipo y en duda, antes de que las espigas derramen polen; simultáneamente se realiza el incremento de la línea macho M-52.

Producción de semilla certificada. Obtención de la cruza trilineal (M-43∗M-44)∗M-52 en un lote aislado, a una distancia mínima de 200 m de otro maíz, se utiliza la relación de siembra 6:2 mediante la siembra alternada de seis surcos

The increase of the basic seed of (M-43, M-44 and M-52) and the production of the registered seed of (M-43∗M-44 y M-52), is carried out in the Valley of Mexico Experimental Station, while H-66 certified seed is produced by seed companies, together with INIFAP. At an experimental level in the Texcoco valley, at a height of 2 300 m, the yield of the registered M-52 line is 3.6 t ha-1 (Virgen and Arellano, 2006) and the simple cross M-43∗M-44, when untasselled is of 9 to 10 t ha-1, with 70% of large seed, which refers to the percentage of seeds retained in the sieve with circular perforations, 8 mm in diameter (Virgen and Avila, 2004). In the fields of Espíritu Santo, Tlaxcala, at an altitude of 2 500 m, the simple cross produced 7 t ha-1 at a density of 83 000 plants ha-1, indicating the feasibility of producing H-66 seed in Tlaxcala (Virgen et al., 2008; Virgen et al., 2009). According to Virgen and Arellano (2009), the stages for obtaining certified seed of the three-way (H-66) and its use by farmers for the commercial production of grain are the following: Multiplication of the original seed by the obtainer, which constitutes the initial phase in the process of production of seed defined as basic, registered and certified. Production of basic seeds. Increase of the lines M-43, M-44 and M-52 in isolated fields, and elimination of out of type or doubtful plants, before pollen shed.

Increase of registered seed. Formation of the simple cross M-43∗M-44 in an isolated field, using the sowing relation 6:2 by the alternate sowing of six female M-43 and two male M-44 furrows. The establishment of both progenitors is simultaneous, since they display synchronized flowering. In female’s plants in this field, plants are untaselled by hand (pulling the ears upwards) and the doubtful and out-of-type plants are eliminated before pollen shed occurs; the male M-52 line is increased simultaneously.

Production of certified seed. Obtaining the three-way cross of (M-43∗M-44)∗M-52 in an isolated field, at a minimum distance of 200 m from another plant, using the sowing relation of 6:2 by the alternate plating of six female (M-43∗M-44) and two male M-52 furrows. The establishment of both phenotypes is simultaneous, since it presents a synchrony in flowering. Likewise, plants are untasselled by hand and those out of type or doubtful are removed before pollen shed takes place.


hembra (M-43∗M-44) y dos surcos macho M-52. El establecimiento de ambos genotipos es simultáneo ya que presentan sincronía en la floración. Asimismo, se realiza el desespigamiento manual y eliminación de plantas fuera de tipo o dudosas antes de que las espigas derramen polen.

La semilla de las líneas que dan origen al híbrido H-66 se mantienen en el programa de maíz del Campo Experimental Valle de México del INIFAP.

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BANÁMICHI C2004, NUEVA VARIEDAD DE TRIGO CRISTALINO*

BANÁMICHI C2004, NEW DURUM WHEAT CULTIVAR

Miguel Alfonso Camacho-Casas1, Guillermo Fuentes-Dávila1§, Pedro Figueroa-López1, Roberto Javier Peña-Bautista2, Gabriela Chávez-Villalba1, Víctor Valenzuela-Herrera1, José Luis Félix-Fuentes1 y José Alberto Mendoza-Lugo1

1Campo Experimental Valle del Yaqui. INIFAP. Norman E. Borlaug, km 12. Ciudad Obregón, Sonora, México. A. P. 155. C. P. 85000. Tel. 01 644 4145700. ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]), ([email protected]). 2CIMMYT. Carretera México-Veracruz, km 45. El Batán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56130. Tel. 01 55 58042004. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].

RESUMEN

Un nuevo cultivar de trigo duro o cristalino, Banámichi C2004, fue desarrollado para las áreas productoras de trigo del noroeste de México. Este cultivar fue obtenido en el Campo Experimental Valle del Yaqui (CEVY) del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) y registrado con el número 1732-TRI-061-030505-C en el Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS). Banámichi C2004 es resistente a la nueva raza BBG/BN de roya de la hoja (Puccinia triticina Eriksson), con rendimientos de 5.5 a 6.2 t ha-1 y buena calidad del grano para el mercado de exportación. Banámichi C2004 supera en forma consistente al testigo Júpare C2001, tanto en la capacidad de producir proteína en grano como en el contenido de pigmento amarillo en el endospermo y en la fuerza del gluten. Banámichi C2004 puede crecer durante el ciclo otoño-invierno en los estados de Baja California, Baja California Sur, Sinaloa y Sonora.

Palabras clave: altos rendimientos, calidad de grano, resistencia a enfermedades.

La producción estimada de trigo duro o cristalino (Triticum durum Desf.) a nivel mundial para el ciclo agrícola 2007-2008 fue de 33.1 millones de toneladas (Farmers of North America, 2009). En el noroeste de México (Sonora,

ABSTRACT

A new variety of durum wheat, Banámichi C2004, was developed for the wheat-producing areas in northwestern Mexico. This variety was produced in the Yaqui Valley Experimental Station (CEVY) of the National Forestry, Agriculture and Livestock Research Institute (INIFAP) and registered with the number 1732-TRI- 061-030505-C in the National Seed Inspection and Certification Service (SNICS). Banámichi C2004 is resistant to the new BBG/BN breed of wheat rust (Puccinia triticina Eriksson), and has yields of 5.5 to 6.2 t ha-1 and good grain quality for the export market. Banámichi C2004 surpasses the control Júpare C2001 in a consistent manner, in the protein-producing capacity in the grain as in the content of yellow pigment in the endosperm and in the strength of gluten. Banámichi C2004 can grow in the autumn-winter cycle in the states of Baja California, Baja California Sur, Sinaloa and Sonora.

Key words: grain quality, high yields, resistance to diseases.

The estimated worldwide production of durum wheat (Triticum durum Desf.) for the 2007-2008 agricultural cycle was 33.1 million tons (Farmers of North America, 2009). Northwestern Mexico (Sonora, Baja California, Sinaloa

* Recibido: noviembre de 2009


Miguel Alfonso Camacho-Casas et al.264 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.1 Núm.2 1 de abril - 30 de junio, 2010

Baja California, Sinaloa y Baja California Sur) se siembra aproximadamente 63.9% de la superficie de trigo del país, con 457 419 ha en el ciclo agrícola otoño-invierno de 2008 a 2009, con valor de producción de 4 356 millones de pesos (SIAP, 2009).

En esta región, se siembra trigo de hábito de crecimiento en primavera y se cultiva durante el otoño-invierno bajo condiciones de riego (Huerta y González, 2000). En México, el trigo duro o cristalino se produce principalmente en el estado de Sonora, donde a partir del ciclo 2001-2002, ocupa 70% de 190 718 ha que se siembran en promedio (Camacho et al., 2002).

El cambio de trigo de variedades harineras a variedades para pasta, inició a principio de 1990 debido a varias causas, entre las que destacan las regulaciones establecidas en la Cuarentena Interior Núm. 16 (SARH, 1987) que son las siguientes: el alto potencial de rendimiento del trigo duro, el mercado de exportación, la susceptibilidad al carbón parcial y tolerancia a roya de la hoja (Puccinia triticina Eriksson).

Altar C84 fue la variedad más sembrada hasta el ciclo 2002-2003; no obstante, que la resistencia a roya de la hoja ya había sido vencida por la nueva raza BBG/BN (Singh et al., 2004), que afectó la producción durante los ciclos 2000-2001 y 2001-2002 (Figueroa-López et al., 2002). El desarrollo de la variedad Júpare C2001 (Camacho et al., 2002), resistente a la nueva raza de roya de la hoja y la oportuna disponibilidad de semilla, permitió que esta variedad pasara a dominar el área dedicada al cultivo de trigo en el sur de Sonora, a partir del ciclo 2003-2004 hasta el 2008-2009, cuando se sembró en 119 327 ha que representa 42.3%.

Sin embargo, la enfermedad mencionada ya ha afectado a Júpare C2001, por lo que es necesario diversificar las fuentes de resistencia. Por otra parte, aunque con Júpare C2001 se recuperó temporalmente la resistencia a roya de la hoja y el potencial de rendimiento; el pigmento del grano de Júpare C2001 es más débil que Altar C84, lo cual limita la exportación de este tipo de grano.

Por lo antes expuesto, es importante liberar nuevas variedades para diversificar fuentes de resistencia a Puccinia triticina y recuperar niveles de color del grano requeridos en el trigo de exportación. Esto contribuirá también a incrementar la vida útil de las variedades cultivadas por los productores de Sonora y el noroeste de México y permitirá satisfacer los requerimientos mínimos de calidad para el mercado de exportación.

and Baja California Sur) accounts for approximately 63.9% of the total surface of wheat in Mexico (457 419 ha) in the autumn-winter from 2008 to 2009, with a production worth 4 356 million pesos (SIAP, 2009).

In this area, wheat is habitually planted in the springtime, and harvested in the autumn-winter, under conditions of irrigation (Huerta and González, 2000). In Mexico, durum wheat is produced mostly in the state of Sonora, where it takes up 70% of the 190 718 ha that are planted on average, since the cycle 2001-2002 (Camacho et al., 2002).

The change from flour varieties to pasta varieties began in the early 1990 due to causes including Established Regulations in the Interior Quarantine Num. 16 (SARH, 1987), which are as follows: the high yield potential of durum wheat, the export market, susceptibility to karnal bunt and tolerance to leaf rust (Puccinia triticina Eriksson). Altar C84 was the most planted variety until the cycle 2002- 2003. However, despite leaf rust having been defeated by the new breed BBG/BN (Singh et al., 2004), that affected production in the cycles 2000-2001 and 2001-2002 (Figueroa-López et al., 2002). The development of the variety Júpare C2001 (Camacho et al., 2002), resistant to the new breed of leaf rust, along with the timely seed availability, helped this variety become dominant in the area dedicated to wheat planting in southern Sonora, from the cycle 2003-2004 until 2008-2009, in which it was planted in 119 327 ha or 42.3%.

However, the disease mentioned above has already affected Júpare C2001, due to which is necessary to diversify the sources of resistance. On the other hand, despite the temporary recovery of leaf rust resistance and the yield potential achieved with Júpare C2001, the Júpare C2001 grain pigment is weaker than Altar C84, limiting the export of this type of grain.

For this reason, it is important to release new varieties in order to diversify sources of resistance to Puccinia triticina and recover grain color levels required in wheat for export. This will also contribute to the useful life of the varieties cultivated by farmers in Sonora and northwestern Mexico, and will help satisfy the minimum quality requirements for the export market.

Starting from the cycle 1999-2000 en el Yaqui Valley Experimental Station (CEVY), the release of the experimental line of durum wheat CS/TH.CU//GLEN/3/

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A partir del ciclo 1999-2000 en el Campo Experimental Valle del Yaqui (CEVY), se propuso la liberación de la línea experimental de trigo cristalino CS/TH.CU//GLEN/3/GEN/4/MYNA/VUL/5/2*DON87/6/2*BUSCA-3 como variedad Banámichi C2004. Las comparaciones de rendimiento y los parámetros de calidad se efectuaron con respecto a Júpare C2001, la cual ha sido la variedad más cultivada en el estado de Sonora en los últimos años. Banámichi C2004 representa una nueva opción de trigo cristalino con potencial de rendimiento aceptable y mayor calidad en la elaboración de pastas para los agricultores de Sonora, que estan interesados en la exportación de grano de trigo cristalino.

Banámichi C2004 es de hábito de crecimiento en primavera, se obtuvo por hibridación y selección a través del método genealógico de mejoramiento genético a partir de la cruza CS/TH.CU//GLEN/3/GEN/4/MYNA/VUL/5/2*DON87/6/2*BUSCA-3, cuyo número de cruza e historia de selección es CDSS95B00803M-D-0M-1Y-0B-3Y-0B-0Y-0B-15EY-0Y. Las selecciones individuales y en masa se llevaron a cabo alternadamente en las estaciones experimentales de San Antonio Atizapán (M) (19° 17' latitud norte y 2 640 m de altitud), El Batán (B) (19° 31' 45.69'' latitud norte, 98° 50' 47.32'' longitud oeste y 2 249 m de altitud) en el Estado de México; y el Valle del Yaqui (Y) en Sonora (27° 22' 14.39'' latitud norte, 109° 55' 52.40'' longitud oeste y 40 m de altitud) y la purificación de espiga por surco (15EY).

Se llevó a cabo por el programa nacional de trigo, del INIFAP en el CEVY; con el fin de eliminar plantas con reacción susceptible a roya de la hoja y aquéllas con características de calidad indeseable. Las condiciones de humedad fueron de temporal regular en las estaciones del Centro de México y de riego normal en el Valle del Yaqui. La variedad Banámichi C2004 cuenta con el registro 1732-TRI-061-030505/C del catálogo de variedades factibles de certificación (CVC).

Las evaluaciones de rendimiento y calidad industrial se iniciaron a partir del ciclo 2001-2002 en el CEVY; el rendimiento experimental de Banámichi C2004 se probó en evaluaciones llevadas a cabo en diferentes fechas de siembra. Dentro de cada fecha de siembra, tanto la línea propuesta como el testigo de comparación, Júpare C2001, se evaluaron con dos y tres riegos de auxilio hasta el ciclo 2003-2004. Además, en dos ciclos se evaluó en los campos experimentales de Caborca, Hermosillo y Valle del Fuerte, pertenecientes al INIFAP. Banámichi C2004 produjo 6.2 t ha-1

GEN/4/MYNA/VUL/5/2*DON87/6/2*BUSCA-3 was proposed as a Banámichi C2004 variety. The comparisons of yield and parameters of quality were carried out with Júpare C2001, which has been the most widely planted variety in the state of Sonora in recent years. Banámichi C2004 is a new option of durum wheat, with an acceptable yield and higher quality in the pasta production for Sonora farmers that are interested in exporting durum wheat grain.

Banámichi C2004 is habitually planted during the springtime; it was obtained by hybridization and selection through the genealogical method of genetic breeding from the cross CS/TH.CU//GLEN/3/GEN/4/MYNA/ VUL/5/2*DON87/6/2*BUSCA-3, which has the cross number and selection history of CDSS95B00803M-D-0M-1Y-0B- 3Y-0B-0Y-0B-15EY-0Y. The individual and mass selections were carried out alternately in the experimental stations of San Antonio Atizapán (M) (19° 17' latitude north and 2 640 m of altitude), El Batán (B) (19° 31' 45.69'' latitude north, 98° 50' 47.32'' longitude west and 2 249 m of altitude) in State of Mexico; and the Yaqui Valley (Y), Sonora (27° 22' 14.39'' latitude north, 109° 55' 52.40'' longitude west and 40 m of altitude) and spike purification by furrow (15EY).

Was carried out by the national wheat program of INIFAP in the CEVY, in order to eliminate plants susceptible to wheat rust and those with undesirable quality characteristics. The humidity conditions were regular rainfall in the stations in central Mexico and normal irrigation in the Yaqui Valley. The Banámichi C2004 variety has the registration 1732-TRI-061-030505/C of the catalog of certifiable varieties (CVC). The evaluations of yield and industrial quality began with the cycle 2001-2002 in the CEVY; the experimental yield of Banámichi C2004 was proven in evaluations carried out in different planting dates. In each planting date, both the proposed line and the control for comparison, Júpare C2001, were evaluated with two and three auxiliary irrigations, up to cycle 2003-2004. These were also evaluated in the INIFAP experimental stations of Caborca, Hermosillo and Valle del Fuerte. Banámichi C2004 produced 6.2 t ha-1 in the cycle 2001-2002 in CEVY, while Júpare C2001 had 6 t ha-1, although in the two following cycles, yield was 5.5 and 5 t ha-1 and for Júpare C2001, yield was 5.7 and 5.4 t ha-1.


en el ciclo 2001-2002 en el CEVY, mientras que Júpare C2001 tuvo 6 t ha-1; sin embargo, en los dos siguientes ciclos el rendimiento fue de 5.5 y 5 t ha-1 y el de Júpare C2001 tuvo rendimiento de 5.7 y 5.4 t ha-1.

El rendimiento de Banámichi C2004 tiende a ser similar a Júpare C2001 en siembras entre el 15 de noviembre al 30 de diciembre; sin embargo, en siembras tardías el rendimiento es menor. Banámichi C2004, ha mostrado amplia adaptación con rendimiento de grano aceptable en el Valle del Yaqui, Sonora. En otras localidades como la región de Caborca, iguala en rendimiento al testigo con 7.4 t ha-1, pero es considerablemente inferior (5.4 t ha-1) al rendimiento de Júpare C2001 (6.1 t ha-1) en el Valle del Fuerte.

Banámichi C2004 es una variedad semienana de 78 cm de altura; su ciclo vegetativo es de 78 días a espigamiento y 122 a madurez fisiológica. La planta tiene un hábito de crecimiento erecto y la frecuencia de plantas con la hoja bandera curvada es ausente o baja. Al madurar, los tallos son de color blanco, con médula delgada en sección transversal.

La espiga tiene perfil piramidal, densidad y longitud mediana (5.5 a 6 cm), excluyendo las aristas o barbas que comparadas con la espiga son más largas; produce de 15 a 18 espiguillas, cada espiguilla produce de uno a tres granos en el tercio inferior de la espiga predominando dos, de tres a cuatro granos en tercio medio predominando cuatro, y de uno a cuatro en el tercio superior predominando dos; tiene una glaucosidad débil y la distribución de las barbas, las cuales adquieren un color negro en la espiga.

Antes de alcanzar la madurez fisiológica del grano, la intensidad de la cera sobre la espiga es de magnitud fuerte y ya pasada ésta se torna color blanco, manteniendo una vellosidad débil en el margen del primer segmento del ráquis. En el tercio medio de la espiga, la forma de la gluma es alargada y la vellosidad de la superficie externa está ausente; la forma del hombro se presenta inclinada y el ancho es “angosto”; la longitud de la punta es mediana y presenta forma ligeramente curva.

El grano es semi-elíptico, mide 7.64 mm de longitud, 3 mm de ancho y el peso medio es de 50 mg, tiene una longitud de la vellosidad de la brocha en vista dorsal mediana y la coloración del grano al ser tratado con fenol puede ser muy tenue o nula. El peso específico medio es de 82 kg hL-1.

The yield for Banámichi C2004 tends to be similar to Júpare C2001 in plantings from November 15th. to December 30th.; however, in late sowings, yield is lower. Banámichi C2004 has shown wide adaptation with acceptable grain yield in the Yaqui Valley in Sonora. In other locations such as the Caborca region, it leveled the control’s yield with 7.4 t ha-1, but is considerably lower (5.4 t ha-1) to that of Júpare C2001 (6.1 t ha-1) in Valle del Fuerte.

Banámichi C2004 is a 78cm semi-dwarf variety; its cycle is composed of 78 days to heading day and 122 until physiological maturity. The plant has an erect growth habit and the frequency of plants with curved leaves is low or null. When mature, stems are white and straw pith in the cross section is hollow.

The spike has a pyramid-like profile, medium density and length (5.5 to 6 cm), not including the awns that are longer than the spike. It produces 15 to 18 spikelets, each one producing one to three grains in the lower third of the spike (two, predominantly); three to four grains in the middle third (four, predominantly), and one to four grains in the top third (tow, predominantly); its waxiness is weak and the distribution of spikelets, which acquire a black color in the spike.

Before reaching physiological maturity of the grain, the intensity of the was on the spike is strong, and once over, it turns white, maintaining low hairiness in the margin of the first segment of the rachis. In the middle third of the spike, the shape of the glumes, with no hair on the outer surface; the shape of the shoulder is slanted and the width is “narrow”; the length of the tip is medium and with a slightly curved shape. Grain shape is semi-elliptical, length is 7.64 mm, width is 3 mm and average weight is 50 mg, it has medium length brush hairs and the coloring when treated with phenol can be very faint or null. Specific average weight is 82 kg hL-1.

In all evaluation years, Banámichi C2004 displayed a dominant reaction of complete resistance to leaf rust, with no infections found on the leaf. In agricultural cycle 2008-2009, in 13 653 ha planted in the south of Sonora, plants were found with rust at moderately susceptible to susceptible levels in commercial fields. This variety does,

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En todos los años de evaluación, Banámichi C2004 mostró una reacción dominante de resistencia completa a roya de la hoja, sin haberse detectado infección sobre la hoja bandera. En el ciclo agrícola 2008-2009, en 13 653 ha sembradas en el sur de Sonora, se detectaron plantas con afectación de roya en niveles de moderadamente susceptibles a susceptibles en campos comerciales; sin embargo, esta variedad tiene potencial para cultivarse en otras regiones del noroeste de México, donde las razas de roya de la hoja prevalecientes en el sur de Sonora no están presentes. Comparada con Júpare C2001, Banámichi C2004 es moderadamente resistente al carbón parcial del grano.

En las variedades de trigo cristalino; en general, se acepta que el contenido y la calidad de la proteína y el pigmento presente en el endospermo del grano, afectan notablemente los parámetros utilizados para evaluar la calidad en la elaboración de pastas de la semolina extraída de estos trigos; aunque el contenido y la calidad de proteína son influenciados por el manejo del cultivo, principalmente la fertilización nitrogenada, se sabe que la variedad y su potencial de rendimiento se asocian con el contenido de proteína presente en el grano.

Banámichi C2004 tiene un peso específico de 82 kg hL-1, alto porcentaje de proteína (13.6%) y un color valor b Minolta de 25.4. Banámichi C2004 supera en forma consistente al testigo Júpare C2001, tanto en la capacidad de producir proteína en grano como en el contenido de pigmento amarillo en el endospermo y en la fuerza del gluten.

La siembra de Banámichi C2004, se recomienda para el ciclo de producción otoño-invierno en los estados de Baja California Sur, Baja California, Sinaloa y Sonora.

AGRADECIMIENTOS

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación, la Coordinadora Nacional de Fundaciones Produce, A. C. (Proyecto CONACYT-SAGARPA-COFUPRO 2003/252) y al Patronato para la Investigación y Experimentación Agrícola en el Estado de Sonora; por el financiamiento parcial de los trabajos de investigación que condujeron a la obtención de la variedad Banámichi C2004. También, al Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), por proporcionar los viveros de selección y los ensayos de rendimiento, donde se seleccionó la nueva variedad.

however, have potential for planting in other areas of northwestern Mexico, where rust varieties predominant in the south of the state leaf are not present. In comparison to Júpare C2001, Banámichi C2004 is moderately resistant to karnal bunt. In varieties of durum wheat in general, it is widely accepted that the content and quality of protein and pigmentation in the grain endosperm affect the parameters usedto evaluate the quality of pasta produced with the semolina of this wheat. Although crop management influences protein content and quality, mainly nitrogenated fertilization, it is known that the variety and its yield potential are related to the protein content in the grain.

Banámichi C2004 has a specific weight of 82 kg hL-1, high protein percentage (13.6%) and a Minolta value b color of 25.4. Banámichi C2004 surpasses the control Júpare C2001 consistently, not only in protein production capability in the grain, but also in content of yellow pigment in the endosperm and de the strength of gluten.

Planting Banámichi C2004 is recommended for the autumn-winter production cycle in the states of Baja California Sur, Baja California, Sinaloa y Sonora.

LITERATURA CITADA

Camacho, C. M. A.; Figueroa, L. P. y Huerta, E. J. 2002. Júpare C2001: nueva variedad de trigo cristalino para el noroeste de México. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Centro de Investigación Regional del Noroeste. Campo Experimental Valle del Yaqui. Ciudad Obregón, Sonora, México. Folleto técnico. Núm. 47. 40 p.

Farmers of North America. 2009. Durum Wheat: 07/08 Outlook. URL: http://www.fna.ca/index2.

php?option=com_content&do_pdf=1&id= 332.



Figueroa-López, P.; Gaxiola-Verdugo, L. A.; Suárez-Beltrán, A.; Álvarez-Zamorano, R. y Camacho-Casas, M. A. 2002. Análisis comparativo de las epidemias de roya de la hoja de trigo cristalino en el Valle del Yaqui, Sonora, México. XXIX/V Congreso Nacional e Internacional de la Sociedad Mexicana de Fitopatología. Monterrey, Nuevo León, México. Memoria. Abstract. F-73.

Huerta, E. J. y González, I. R. M. 2000. Tipos y grupos de trigo. In: El trigo de temporal en México. Villaseñor, M. H. E. y Espitia, R. E. (eds). SAGAR. INIFAP. CEVAMEX. Chapingo, Estado de México. 39-52 pp.

Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos (SARH). 1987. Cuarentena Interior No. 16 contra el carbón parcial del trigo. Diario Oficial. México.

Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP). 2009. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA). Anuario Estadístico de la Producción Agrícola. URL: http://www.siap.gob.mx.

Singh, R. P.; Huerta-Espino, J.; Pfeiffer, W. and Figueroa, L. P. 2004. Occurrence and impact of a new leaf rust race on durum wheat in the northwestern Mexico during 2001-2002. Plant Dis. 88:703-708.

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Todas las contribuciones propuestas para publicarse en la Revista Mexicana en Ciencias Agrícolas, deberán estar escritas a doble espacio (incluidos cuadros y figuras) y usando times new roman paso 11 en todo el manuscrito, con márgenes en los cuatro costados de 2.5 cm. Todas las cuartillas estarán numeradas en la esquina inferior derecha y numerar los renglones iniciando con 1 en cada página. Los apartados: resumen, introducción, materiales y métodos, resultados, discusión, conclusiones, agradecimientos y literatura citada, deberán escribirse en mayúsculas y negritas alineadas a la izquierda.

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En el documento original, las figuras y los cuadros deberán utilizar unidades del Sistema Internacional (SI). Además, incluir los archivos de las figuras por separado en el programa original donde fue creado, de tal manera que permita, de ser necesario hacer modificaciones; en caso de incluir fotografías, estas deben ser originales, escaneadas en alta resulución y enviar por separado el archivo electrónico. El título de las figuras, se escribe con mayúsculas y minúsculas, en negritas; en gráfica de barras y pastel usar texturas de relleno claramente contrastantes; para gráficas de líneas, usar símbolos diferentes.

El título de los cuadros, se escribe con mayúsculas y minúsculas, en negritas; los cuadros no deben exceder de una cuartilla, ni cerrarse con líneas verticales; sólo se aceptan tres líneas horizontales, las cabezas de columnas van entre las dos primeras líneas y la tercera sirve para terminar el cuadro; además, deben numerarse en forma progresiva conforme se citan en el texto y contener la información necesaria para que sean fáciles de interpretar. La información contenida en los cuadros no debe duplicarse en las figuras y viceversa, y en ambos casos incluir comparaciones estadísticas.

Las referencias de literatura al inicio o en medio del texto, se utiliza el apellido(s) y el año de publicación entre paréntesis; por ejemplo, Winter (2002) o Lindsay y Cox (2001) si son dos autores(as). Si la cita es al final del texto, colocar entre paréntesis el apellido(s) coma y el año; ejemplo: (Winter, 2002) o (Lindsay y Cox, 2001). Si la publicación que se cita tiene más de dos autores(as), se escribe el primer apellido del autor(a) principal, seguido la abreviatura et al. y el año de la publicación; la forma de presentación en el texto es: Tovar et al. (2002) o al final del texto (Tovar et al., 2002). En el caso de organizaciones, colocar las abreviaturas o iniciales; ejemplo, FAO (2002) o (FAO, 2002).

Formas de citar la literatura

Artículos en publicaciones periódicas. Las citas se deben colocar en orden alfabético, si un autor(a) principal aparece en varios artículos de un mismo año, se diferencia con letras a, b, c, etc. 1) escribir completo el primer apellido con coma y la inicial(es) de los nombres de pila con punto. Para separar dos autores(as) se utiliza la conjunción <y> o su equivalente en el idioma en que está escrita la obra. Cuando son más de dos autores(as), se separan con punto y coma, entre el penúltimo y el último autor(a) se usa la conjunción <y> o su equivalente. Si es una organización, colocar el nombre completo y entre paréntesis su sigla; 2) año de publicación punto; 3) título del artículo punto; 4) país donde se edita punto, nombre de la revista punto y 5) número de revista y volumen entre paréntesis dos puntos, número de la página inicial y final del artículo, separados por un guión (i. e. 8(43):763-775).

Publicaciones seriales y libros. 1) autor(es), igual que para artículos; 2) año de publicación punto; 3) título de la obra punto. 4) si es traducción (indicar número de edición e idioma, nombre del traductor(a) punto; 5) nombre de la editorial punto; 6) número de la edición punto; 7) lugar donde se publicó la obra (ciudad, estado, país) punto; 8) para folleto, serie o colección colocar el nombre y número punto y 9) número total de páginas (i. e. 150 p.) o páginas consultadas (i. e. 30-45 pp.).

Artículos, capítulos o resúmenes en obras colectivas (libros, compendios, memorias, etc). 1) autor(es), igual que para artículos; 2) año de publicación punto; 3) título del artículo, capítulo o memoria punto; 4) expresión latina In: 5) titulo de la obra colectiva punto; 6) editor(es), compilador(es) o coordinador(es) de la obra colectiva [se anota(n) igual que el autor(es) del artículo] punto, se coloca entre paréntesis la abreviatura (ed. o eds.), (comp. o comps.) o (coord. o coords.), según sea el caso punto; 7) si es traducción (igual que para publicaciones seriadas y libros); 8) número de la edición punto; 9) nombre de la editorial punto; 10) lugar donde se publicó (ciudad, estado, país) punto y 11) páginas que comprende el artículo, ligadas por un guión y colocar pp minúscula (i. e. 15-35 pp.).

Envío de los artículos a:

Revista Mexicana en Ciencias Agrícolas. Campo Experimental Valle de México. Carretera Los Reyes-Lechería, km. 18.5. INIFAP. C. P. 56230. Chapingo, Texcoco, Edo. de México. Tel. y Fax. 01 (595) 95 429 64; conm: 01 (595) 95 428 77, ext. 125. Correo e: [email protected]. Costo de suscripción anual (4 números): en México: $350.00; en el extranjero: USD $30.00. Precio de venta por publicación $ 70.00 o su equivalente en dólares (más costo de envío).

INSTRUCTIONS FOR AUTHORS

The Mexican Journal in Agricultural Sciences, offers to the investigators in agricultural sciences and compatible areas, means to publish the results of the investigations. Writings of theoretical and experimental investigation will be accepted, in the formats of scientific article, notice of investigation, essay and cultivar description. Each document shall be arbitrated and edited by a group of experts designated by the Publishing Committee; accepting only original and unpublished writings in Spanish or English and that are not offered in other journals.

All the contributions propose to publish themselves in the Mexican Journal in Agricultural Sciences, must be written in double-space (including tables and figures) and using “times new roman” size 11 in all the manuscript, with margins in the four flanks of 2.5 cm. All the pages must be numbered in the right inferior corner and numbering the lines initiating with 1 in each page. The sections: abstract, introduction, materials and methods, results, discussion, conclusions, acknowledgments and mentioned literature, must be in upper case and bold left aligned.

Scientific article. Original and unpublished writing which is based on researching results, in which the interaction of two or more treatments in several experiments, locations through many years to draw valid conclusions have been studied. Articles should not exceed a maximum of 20 pages (including tables and figures) and contain the following sections: 1) title in Spanish and English, 2) author(s), 3) working institution of the author(s), 4) address of the author(s) for correspondence and e-mail; 5) abstract; 6) key words; 7) introduction; 8) materials and methods; 9) results and discussion; 10) conclusions and 11) cited literature.

Notice of investigation. Writing that contains transcendental preliminary results that the author wishes to publish before concluding its investigation; its extension of eight pages (including tables and figures); it contains the same sections that a scientific article, but interjections 7 to 10 are written in consecutive text; that is to say, without the title of the section.

Essay. Generated summarized writing of the analysis of important subjects and the present time for the scientific community, where the author expresses its opinion and settles down its conclusions on the treated subject; pages must have a maximum extension of 20 (including tables and figures). It contains sections 1 to 6 and 11 of the scientific article. The development of the content of the essay is

questioned in sections according to the topic, through this discussion conclusions or concluding remarks should be generated.

Cultivar description. Writing made in order to provide the scientific community, the origin and the characteristics of the new variety, clone, hybrid, etc; with a maximum extensions of eight pages (including tables and figures), contains sections 1 to 6 and 11 of the scientific article. The descriptions of cultivars is in consecutive text, with relevant information about the importance of cultivar, origin, genealogy, obtaining method, agronomic and phonotypical characteristics (climatic conditions, soil type, resistance to pests, diseases and yield), quality characteristics (commercial, industrial, nutritional, etc.) and availability of seed.

Writing format

Title. It should provide a clear and precise idea of the writing, in English and Spanish using 13 words or less, must be in capital bold letters, centered on the top.

Authors. Full names must be submitted (name, surname and last name). Justified, immediately underneath the title, without academic degrees and labor positions; at the end of each name it must be placed numerical indices and correspondence to these shall appear, immediately below the authors; bearing, the name of the institution to which it belongs and official address of each author; including zip code, telephone number and e-mails; and indicate the author for correspondence.

Abstract. Submit a summary of 250 words or less, containing the following: justification, objectives, location and year that the research was conducted, a brief description of the materials and methods, results and conclusions, the text must be written in consecutive form.

Key words. It was written after the abstract which serve to include the scientific article in indexes and information systems. Choose three or four words and not include words used in the title. Scientific names of species mentioned in the abstract must be register as key words.

Introduction. Its content must be related to the specific subject and the purpose of the investigation; it indicates the issues and importance of the investigation, the bibliographical antecedents that substantiate the hypothesis and its objectives.

Materials and methods. It includes the description of the experimental site, materials, equipment, methods, techniques and experimental designs used in research.

Results and discussion. To present/display the results obtained in the investigation and indicate similarities or divergences with those reported in other published investigations. In the discussion it must be emphasize the relation cause-effect derived from the analysis.

Conclusions. Drawing conclusions from the relevant results relating to the objectives and working hypotheses.

Cited literature. Preferably include recent citations of scientific papers in recognized journals, do not include conference proceedings, theses, internal reports, website, etc. All citations mentioned in the text should appear in the literature cited.

General observations

In the original document, the figures and the pictures must use the units of the International System (SI). Also, include the files of the figures separately in the original program which was created or made in such a way that allows, if necessary to make changes, in case of including photographs, these should be originals, scanner in resolution high and send the electronic file separately. The title of the figures is capitalized and lower case, bold; in bar and pie graphs, filling using clearly contrasting textures; for line graphs use different symbols.

The title of the tables, must be capitalized and lower case, bold; tables should not exceed one page, or closed with vertical lines; only three horizontal lines are accepted, the head of columns are between the first two lines and the third serves to complete the table; moreover, must be numbered progressively according to the cited text and contain the information needed to be easy to understand. The information contained in tables may not be duplicated in the figures and vice versa, and in both cases include statistical comparisons.

Literature references at the beginning or middle of the text use the surname(s) and year of publication in brackets, for example, Winter (2002) or Lindsay and Cox (2001) if there are two authors(as). If the reference is at the end of the text, put in brackets the name(s) coma and the year, eg (Winter, 2002) or (Lindsay and Cox, 2001). If the cited publication has more than two authors, write the surname of the leading author, followed by “et al.” and year of publication.

Literature citation

Articles in journals. Citations should be placed in alphabetical order, if a leading author appears in several articles of the same year, it differs with letters a, b, c, etc...1) Write the surname complete with a comma and initial(s) of the names with a dot. To separate two authors the “and” conjunction is used or its equivalent in the language the work it is written on. When more than two authors, are separated by a dot and coma, between the penultimate and the last author a “and” conjunction it is used or it’s equivalent. If it is an organization, put the full name and the acronym in brackets; 2) Year of publication dot; 3) title of the article dot; 4) country where it was edited dot, journal name dot and 5) journal number and volume number in parentheses two dots, number of the first and last page of the article, separated by a hyphen (ie 8 (43) :763-775).

Serial publications and books. 1) author(s), just as for articles; 2) year of publication dot; 3) title of the work dot. 4) if it is translation ( indicate number of edition and language of which it was translated and the name of the translator dot; 5) publisher name dot; 6) number of edition dot; 7) place where the work was published (city, state, country) dot; 8) for pamphlet, series or collection to place the name and number dot and 9) total number of pages (i. e. 150 p.) or various pages (i. e. 30-45 pp.).

Articles, chapters or abstracts in collective works (books, abstracts, reports, etc.). 1) author(s), just as for articles; 2) year of publication dot; 3) title of the article, chapter or memory dot; 4) Latin expression In two dots; 5) title of the collective work dot; 6) publisher(s), compiler(s) or coordinating(s) of the collective work [written just like the author(s) of the article] dot, at the end of this, the abbreviation is placed between parenthesis (ed. or eds.), (comp. or comps.) or (cord. or cords.), according to is the case dot; 7) if it is a translation (just as for serial publications and books); 8) number of the edition dot; 9) publisher name dot; 10) place where it was published (city, state, country) and 11) pages that includes the article, placed by a hyphen and lowercase pp (i. e. 15-35 pp.).

Submitting articles to:

Revista Mexicana en Ciencias Agrícolas. Campo Experimental Valle de México. Carretera Los Reyes-Lechería, km. 18.5. INIFAP. C. P. 56230. Chapingo, Texcoco, Estado de México, México. Tel. y Fax. 01 (595) 95 429 64; Network Switch: 01 (595) 95 428 77, ext. 125. E-mail: [email protected]. Cost of annual subscription (4 issues): In Mexico: $ 350.00; abroad: USD $ 30.00. Price per issue $ 70.00 or its equivalent in dollars (plus shipping).

Dr. Jorge Alberto Acosta Gallegos

Por su dedicación, esfuerzo, esmero, entrega y trabajo a la Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas (antes: Agricultura Técnica en México), durante una década como Editor en Jefe de la revista.

Gracias

Mandato:

A través de la generación de conocimientos científicos y de innovación tecnológica agropecuaria y forestal como respuesta a las demandas y necesidades de las cadenas agroindustriales y de los diferentes tipo de productores, contribuir al desarrollo rural sustentable mejorando la competitividad y manteniendo la base de recursos naturales, mediante un trabajo participativo y corresponsable con otras instituciones y organizaciones públicas y privadas asociadas al campo mexicano.

Misión:

Generar conocimientos científicos e innovaciones tecnológicas y promover su trasferencia, considerando un enfoque que integre desde el productor primario hasta el consumidor final, para contribuir al desarrollo productivo, competitivo y sustentable del sector forestal, agrícola y pecuario en beneficio de la sociedad.

Visión:

El instituto se visualiza a mediano plazo como una institución de excelencia científica y tecnológica, dotada de personal altamente capacitado y motivado; con infraestructura, herramientas de vanguardia y administración moderna y autónoma; con liderazgo y reconocimiento nacional e internacional por su alta capacidad de respuesta a las demandas de conocimientos, innovaciones tecnológicas, servicios y formación de recursos humanos en beneficio del sector forestal, agrícola y pecuario, así como de la sociedad en general.

Retos:

Aportar tecnologías al campo para:

● Mejorar la productividad y rentabilidad.

● Dar valor agregado a la producción.

● Contribuir al desarrollo sostenible.

Atiende a todo el país a través de:

8 Centros de Investigación Regional (CIR'S).

5 Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria (CENID'S).

38 Campos Experimentales (CE).

Dirección física:

INIFAP, Progreso 5, Barrio de Santa Catarina, Delegación Coyoacán, C. P. 04010, México, D. F.

Para más información visite: http://www.inifap.gob.mx/otros_sitios/revistas_cientificas.htm.

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PRODUCCIÓN Dora M. Sangerman-Jarquín

DISEÑO Y COMPOSICIÓN

María Otilia Lozada González y

Agustín Navarro Bravo

ASISTENTE EDITORIALDoralice Pineda Gutiérrez

La presente publicación se terminó de imprimir en junio de 2010, en los talleres gráficos de

Imagen Gráfica Allende Núm. 57 Barrio Mazatla, Papalotla, Texcoco

Estado de México. C. P. 56050 ID: 62-15-85-241

Su tiraje constóde 1 000

ejemplares

revista mexicana de ciencias agrÍcolas

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