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Cultivos Tropicales

versión impresa ISSN 0258-5936versión On-line ISSN 1819-4087

cultrop vol.40 no.1 La Habana ene.-mar. 2019

 

Articulo original

Variabilidad del rendimiento en cultivares de soya (Glycine max L.). Parte I. Época de frío

Ing. Osmany Roján-Herrera1  * 

Dr.C. Lázaro A. Maqueira-López1 

Dr.C. Walfredo Torres-de la Noval1 

1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700

RESUMEN

La investigación se desarrolló en áreas de la Unidad Científico Tecnológica de Base, Los Palacios, Pinar del Río, perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Se utilizaron cuatro cultivares de soya (DV-5, DVN-6, DT-84, D-2101), los cuales se sembraron en tres fechas de siembra diferentes (diciembre 2011, enero 2012 y diciembre 2012), correspondientes a la época de frío, sobre un suelo Hidromórfico Gley Nodular Ferruginoso Petroférrico. El objetivo fue evaluar la variabilidad del rendimiento en cultivares de soya (Glycine max (L.) Merrill), asociados a variables meteorológicas según fecha de siembra en la época de frío. Se utilizó un diseño experimental de bloques al azar con tres réplicas, y se evaluó el rendimiento agrícola y sus componentes, además de variables meteorológicas (temperaturas, radiación solar, humedad relativa), en diferentes etapas fenológicas del ciclo del cultivo. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, los mayores valores de rendimiento agrícola se corresponden con los valores más altos de temperatura y radiación solar (diciembre 2012), alcanzando un mejor resultado el cultivar D-2101 con un valor de 2,31 t ha-1. Los componentes más asociados al rendimiento fueron el número de vainas/plantas y el número de granos/plantas para las tres fechas de siembra en general. De las variables climáticas evaluadas, las que más influyeron en las distintas fases fueron la temperatura y la radiación solar.

Palabras clave: variables meteorológicas; fenología; granos

INTRODUCCIÓN

La soya (Glycine max (L.) Merrill) es la oleaginosa más cultivada y el cuarto grano más producido después del maíz, trigo y arroz. En el mundo se producen un promedio de 176,6 millones de toneladas de soya al año sobre una superficiede 75,5 millones de ha 1, conformando el 80 % de este volumen los Estados Unidos, Argentina y Brasil, lo que explica que América sea el continente con mayor producción a nivel mundial con el 85,32 %, seguido por Asia que representa el 12,78 % 2. Por otra parte, a pesar de que en Cuba se conoce la soya desde inicios del siglo XX, aún no se ha podido estabilizar su producción, pues se siembran alrededor de 20 000 ha que solo logra satisfacer el 35 % de la demanda nacional, lo que obliga al país a importar unas 600 000 toneladas anuales 3.

Sin embargo, la soya está sujeta a muchos estreses abióticos que reducen su rendimiento 4, al igual que la mayoría de los cultivos económicamente importantes. Para que se puedan alcanzar rendimientos estables en el tiempo o bien incrementarlos es importante tener en cuenta la interacción entre los genotipos y el ambiente (clima, suelo y prácticas de manejo), ya que cualquier variable que produzca efectos sobre el medio va a verse reflejada en la productividad del cultivo 5. En trabajos realizados con el fin de abordar la estabilidad del rendimiento en diferentes cultivares de soya, se ha determinado que aún en sistemas sustentables de alta producción, hay gran variabilidad del mismo. Por lo tanto, para alcanzar elevados rendimientos se requiere seleccionar aquellos cultivares que presenten una elevada productividad media (adaptación) y conocer su probable variación entre ambientes (estabilidad) 6.

De igual modo, existen diversas investigaciones a nivel mundial que evalúan la incidencia del clima en relación con la fecha de siembra 7. Este aspecto es importante a señalar, debido a que la mayoría de las variables meteorológicas, como las temperaturas y la radiación solar, afectan el crecimiento y desarrollo de los cultivos positiva o negativamente, a la vez que modifican su entorno y alteran la producción tanto de materia seca como del rendimiento 8.

En correspondencia con los criterios anteriores, es necesario el conocimiento de los principales factores que causan variabilidad en el rendimiento del cultivo de la soya, por lo que el presente trabajo se desarrolló con el objetivo de evaluar la variabilidad del rendimiento en cultivares de soya (Glycine max (L.) Merrill), asociados a variables meteorológicas según fecha de siembra en la época de frío.

MATERIALES Y MÉTODOS

Los experimentos se desarrollaron en la Unidad Científico Tecnológica de Base, Los Palacios (UCTB-LP), perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, situada en la llanura sur de la Provincia de Pinar del Río, a los 22°44’ de latitud Norte y a los 83°45’ de latitud Oeste, a 60 m s.n.m, con pendiente aproximada de 1 %. Se evaluaron cuatro cultivares de soya de procedencia vietnamita (DVN-5, DVN-6, DT-84, D-2101), los cuales fueron sembrados en tres fechas de siembra diferentes; diciembre 2011, enero 2012 y diciembre 2012, correspondientes a la época de frío.

El suelo del área experimental se clasifica, según la Nueva Versión de Clasificación Genética de los Suelos de Cuba 9, como Hidromórfico Gley Nodular Ferruginoso Petroférrico. Como resultados del muestreo de suelo del área experimental, se muestran algunas propiedades que caracterizan su fertilidad (Tabla 1).

Tabla 1 Algunas propiedades de la capa arable (0-20 cm) que caracterizan la fertilidad del suelo donde se desarrollaron los experimentos 

pH H2O Ca++ Mg+ Na++ K+ P2O5 MO
cmol kg-1 Suelo Mg 100 g-1 de suelo %
6,49 7,01 3,13 0,16 0,23 20,47 2,72

Las principales características de los cultivares en estudio se presentan en la Tabla 2 3, los que se sembraron por siembra directa a distancia (manual), de 0,70 m entre surco y 0,07 m entre plantas, con una norma de 54 kg ha-1 de semillas. Las labores fitotécnicas se realizaron según lo recomendado en el Manual Técnico del Cultivo de Soya 10. Se empleó un diseño experimental de bloques al azar con cuatro tratamientos (los cultivares) y tres réplicas. Las parcelas experimentales contaron con un área de 30 m2.

Tabla 2 Principales características de los cultivares de soya estudiados en los experimentos 

DVN-5 DVN-6 DT-84 D-2101
Rendimiento (t ha-1) 3,5-3,0 3,5-3,0 2,5-3,0 2,0-3,0
Número de vainas/planta 61-51 60-53 23-47 25-55
Número de granos/planta 121-110 100-89 54-110 70-123
Masa 1000 granos (g) 170,0 173,0 170,0 180,0
Época de siembra Primavera-Verano Primavera-Verano Invierno-Primavera Invierno-Verano
Ciclo (días) 92-100 95-100 90-92 90-95

En la Figura 1 se registra la temperatura máxima, mínima y media diaria (T máx, T mín, T med), las precipitaciones, la radiación solar global (RSG) y humedad relativa (Hr), del período en que duraron los experimentos, los cuales fueron obtenidos de la Estación meteorológica de Paso Real de San Diego, en Los Palacios.

La sumatoria térmica o grados día acumulados (GDA) fue calculada por el siguiente método 11:

GDA= n ((T máx. + T mín.)/2)  T base

Donde en este caso se seleccionó como temperatura base a 10 °C y n el número de días en el período considerado.

En cada parcela experimental en el momento de la cosecha se tomaron diez plantas representativas al azar, siempre respetando el área de borde y fueron determinados:

Rendimiento agrícola (t ha-1, ajustado al 14 % de humedad) (Rto).

Número de vainas por planta (No vainas).

Número de granos por planta (No granos).

Masa de mil granos (Masa 1000).

Para determinar el rendimiento agrícola se cosecharon 8 m2 del centro en cada parcela experimental, se trillaron las plantas y se secaron los granos hasta alcanzar el 14 % de humedad. En cuanto al número de granos y número de vainas, se contabilizó el valor de cada variable en las diez plantas por parcela.

Se caracterizaron climáticamente las tres fechas de siembra a través de un análisis de componentes principales con dichas variables, dividiendo el ciclo del cultivo en tres períodos: Ve-R1, etapa de prefloración e inicio de la floración; R1-R5, etapa reproductiva temprana en la cual se establecen la mayoría de los frutos y comienzo del llenado de las semillas, y la tercera etapa es R5-R7, período de llenado de las semillas 12.

Las medias de las variables evaluadas obtenidas por cultivar y fecha de siembra, se sometieron a análisis de varianza (ANAVA), y las diferencias significativas entre las medias se determinaron con el test de LSD de Fisher (p<0,05). Varias matrices de datos fueron construidas las cuales se procesaron por la técnica multivariada de Componentes Principales, mediante la representación de un Biplot. Se utilizó el paquete estadístico InfoStat versión 2015 13.

Figura 1 Temperaturas (máxima, media, mínima), precipitaciones, radiación solar global y humedad relativa, tomada de la Estación Agrometeorológica de Paso Real de San Diego, durante el período que duraron los experimentos 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados del rendimiento agrícola aparecen en la Figura 2, observándose una variación entre fechas de siembra y entre cultivares, por lo que se comprobó que es difícil establecer un patrón de comportamiento a partir del papel que juega la interacción con las condiciones meteorológicas, a la hora de definir este indicador para un cultivar determinado.

En las fechas de enero y diciembre 2012 los cultivares (DVN-5, DT-84, D-2101) alcanzaron el mejor comportamiento, con diferencias estadísticamente significativas con respecto a la siembra de diciembre 2011. El cultivar DVN-6 mostró diferencias en el comportamiento de esta variable entre fechas; sin embargo, DT-84 fue el de menor rendimiento en la fecha de diciembre 2011.

Figura 2 Rendimiento agrícola (t ha-1) al 14 % de humedad de los cultivares de soya sembrados en las tres fechas en estudio 

Esta variabilidad de los cultivares en distintas fechas de siembra puede estar relacionada a la respuesta de estos al comportamiento de las variables meteorológicas, las cuales juegan un papel fundamental en la productividad del cultivo 14. Al respecto cabe destacar que las temperaturas en las fechas de diciembre y enero 2012 (Figura 1), fueron relativamente superiores a las de diciembre 2011, por lo que este resultado corrobora lo planteado por algunos autores, dónde afirman que el rendimiento en el cultivo de la soya se ve influenciado durante todo el ciclo por las temperaturas 15.

También, otros estudios realizados con el fin de explicar la variabilidad del rendimiento en el cultivo de la soya, basan su principio en que las variaciones en los rendimientos de este cultivo puede ser consecuencia de la diferente disponibilidad de radiación 16. Esto puede ser la causa de que el cultivar DT-84, a pesar de ser recomendado para la época de frío (Tabla 2), muestre los menores valores del rendimiento en diciembre 2011, ya que en esta fecha donde se registraron los valores más bajo de radiación solar (Figura 1). En Cuba los rendimientos agrícolas varían significativamente entre las épocas y fechas de siembra 10. En este sentido, trabajos realizados en otros cultivos demuestran que el rendimiento se relaciona positiva y linealmente con la fecha de siembra, dependiendo del cultivar y el ambiente 17.

Al analizar el comportamiento de los principales componentes del rendimiento (Tabla 3), se pudo evidenciar las diferencias de estas variables, tanto entre cultivares como entre fechas de siembra. En cuanto a la masa de los granos, los cultivares alcanzaron los valores más altos en la fecha de diciembre 2011 y más bajo en las fechas de enero y diciembre 2012, dónde se muestran los mejores rendimientos. Esta contradicción que existe entre el rendimiento y sus componentes puede estar dada por el carácter compensatorio que tienen determinados cultivos en aumentar la masa de sus granos cuando resulta bajo el número de vainas y granos. (18).

Tabla 3 Comportamiento de los principales componentes de rendimiento de los cultivares de soya en las diferentes fechas de siembra estudiadas 

Diciembre 2011
Cultivares No. vainas No. granos Masa 1000
DVN-5 16,3-26,3 20,2-30,8 192,9-236,1
DVN-6 18,4-28,4 21,0-31,6 151,3-194,5
DT-84 10,2-20,2 11,6-22,2 184,7-227,9
D-2101 20,4-30,4 27,6-38,2 166,1-209,3
Esx. 2,55* 2,68* 11,00*
Enero 2012
Cultivares No. vainas No. granos Masa 1000
DVN-5 30,6-40,6 35,7-52,1 137,7-152,7
DVN-6 27,8-37,8 21,9-38,3 132,2-147,2
DT-84 18,4-28,4 38,4-54,8 151,9-166,9
D-2101 33,3-43,3 58,4-74,8 150,5-165,5
Esx. 2,57* 4,2* 3,84*
Diciembre 2012
Cultivares No. vainas No. granos Masa 1000
DVN-5 25,7-36,5 35,8-58,4 163,9-190,9
DVN-6 17,0-27,8 19,4-42,0 147,2-174,2
DT-84 24,7-35,5 39,5-62,1 130,8-157,8
D-2101 35,9-46,7 68,8-91,4 118,3-145,3
Esx. 2,73* 5,79* 6,9*

Intervalo de confianza al 95 % de probabilidad calculado a partir de la media teniendo en cuanta el error experimental del análisis de varianza

Con respecto al número de granos, los cultivares alcanzaron la mejor respuesta en las fechas de siembra donde se obtuvieron los valores más altos del rendimiento, por lo que este componente debió alcanzar un papel fundamental en la determinación del rendimiento agrícola. Algunos estudios han demostrado que en un amplio rango de condiciones agronómicas, el número de granos es el componente que mejor explica las variaciones en el rendimiento 19. Por otra parte, al realizar el análisis de los cultivares de manera independiente, es posible resaltar que en las tres fechas de siembra el cultivar D-2101 alcanzó la mejor respuesta de esta variable, y además, coincide con el alto valor del rendimiento alcanzado en las condiciones edafoclimáticas en que se desarrollaron estos ensayos. Resultados similares han sido alcanzados en otros estudios en Cuba, donde se demuestra el excelente comportamiento de este cultivar en esta época 3.

El comportamiento en el número de vainas fue similar al alcanzado en el número granos, por lo que pudiera ser un elemento importante en la formación del rendimiento, aunque algunos autores lo identifican como un componente indirecto del rendimiento 15. Al respecto, en la literatura se destaca que el número de vainas es el primer componente a definirse en la etapa R3-R4, y como el número de granos y la masa de los mismos, queda sujeto a las fluctuaciones ocurrentes en el ambiente, de ahí la importancia de hacer coincidir la etapa dónde se deciden estos componentes con las mejores condiciones ambientales, aunque sea difícil de manejar en la práctica 20. Además, la soya tiene capacidad para fijar estructuras reproductivas por un largo período 21, demostrándose en este estudio que una eventual disminución en el número de vainas puede ser parcialmente compensada por un aumento en la masa de los grano. Esto es importante siempre y cuando se señale que cada componente es afectado con distinta intensidad por el ambiente en cada etapa de desarrollo.

A partir de los resultados en cuanto a la asociación del rendimiento agrícola y sus componentes, se resolvió que las más influyentes fueron el número de granos/planta y el número de vainas/plantas, vistas de forma general para las tres fechas de siembra estudiadas. Esto se demuestra en el análisis de componentes principales, donde las componentes 1 (CP1) y 2 (CP2), explicaron un 90 % de la variabilidad total (Figura 3).

Masa 1000: masa de mil granos (g). Rendimiento: Rendimiento agrícola (t ha-1). No. granos: Número de granos por planta. No. vainas: Número de vainas por plantas

Figura 3 Asociación del rendimiento agrícola de los cultivares de soya con de las variables obtenidas sobre el primer y segundo componente en las tres fechas de siembra estudiadas 

La masa de los granos tuvo una alta separación angular respecto al número de granos, número de vainas y el rendimiento. Esto indica que bajo estas condiciones a medida que aumenta el número de granos y el número de vainas disminuye la masa de los mismos y viceversa, lo que se demuestra una vez más el nivel compensatorio entre estas variables. Otros autores estudiaron la asociación positiva y significativa del rendimiento y sus principales componentes, donde pudieron confirmar que el número de granos y el número de vainas son los componentes que más se asocian a la expresión del rendimiento 22. Este tipo de análisis fue seguido con tal acierto que quedó demostrado una vez más en estudios realizados a cultivares de soya de diferentes grupos de madurez 16. Por tanto, todo esto demuestra la posibilidad que distintos genotipos puedan alcanzar rendimientos similares o distintos en un mismo ambiente, y que un genotipo pueda tener distintos rendimientos en distintos ambientes 5, sobre todo por la influencia que pueda ejercer el comportamiento de las variables meteorológicas en las etapas fenológicas donde se decidan cada uno de los componentes.

La duración de las etapas fenológicas explica parcialmente la generación de los componentes morfológicos del rendimiento, por tanto, al analizar la asociación entre las diferentes variables meteorológicas con la duración en días, en cada una de las etapas estudiadas para las tres fechas de siembra en general, se evidenció las diferencias existentes entre ellas (Figura 4).

En la etapa fenológica Ve-R1 (5-30 días después de la emergencia), la asociación más positiva con la duración en días fue alcanzada por la radiación solar. Esto puede contribuir a que se estimule el crecimiento de la planta por una mayor disponibilidad de radiación solar. Al respecto, algunos autores afirman que una mayor eficiencia de intercepción de radiación en esta etapa, estimula una mayor tasa de crecimiento del cultivo que se traduce en un incremento en el número de nudos, y por ende en el número de vainas y en el rendimiento 23. Sin embargo, el alto número de vainas que lograron los cultivares estudiados en las fechas de siembra de enero y diciembre 2012, coincide con los mayores valores de radiación solar que esta etapa llegó a alcanzar.

D días: duración en días (días). GDA: grados días acumulados (0 C). RSG: radiación solar global (MJ.m-2). T mín: temperatura mínima (0 C). T med: temperatura media (0 C). T máx: temperatura mínima (0 C). Hr: humedad relativa (%)

Figura 4 Asociación de las principales variables meteorológicas con la duración en días de los cultivares de soya en cada una de las etapas fenológicas estudiadas para las tres fechas de siembra en general 

Por otra parte, la asociación más clara a la duración en días en la etapa fenológica R1-R5 (30-45 días después de emergencia), estuvo dada por la radiación solar y las temperaturas. Esto debe estar relacionado con el hecho de que en la fecha de diciembre 2011, se hayan obtenido un bajo número de granos, ya que la temperatura media en esta etapa (etapa donde se decide el número de granos), mantuvo valores por debajo de los 25 0C. se ha planteado en la literatura que los cultivares de soya pueden presentar un comportamiento diferente en cuanto a las temperaturas, sin embargo, algunos resultados han mostrado que, para aumentar el número de granos por unidad de superficie, se necesitan temperaturas medias diarias superior a los 26 ºC (6,24). Sin embargo, otros autores plantean que estrés por temperaturas al final del período crítico del cultivo (R5), (superiores a 30 0C), pueden modificar la estabilidad de las células de las membranas, lo cual afecta varios procesos metabólicos, en particular la fotosíntesis y la respiración celular 25, a la vez que podrían generar una disminución en la masa de los granos 6.

Acerca de la asociación de la radiación solar con la duración en días de esta etapa, algunos estudios destacan la importancia que tiene la influencia de la misma durante el periodo crítico del cultivo (R1-R5), convirtiéndose en una característica relevante debido a que el ambiente de producción durante esta etapa, condiciona la tasa de crecimiento del cultivo, determinándose el número de granos como componente principal del rendimiento 26. El fundamento de esta hipótesis data en que la radiación solar tiene una alta asociación positiva con el número de granos/m2 (15.

En cuanto a la fase R5-R7, no existió asociación alguna con las variables estudiadas, por lo que en este caso no es posible establecer un patrón de comportamiento. Al respecto existen contradicciones en muchos estudios, ya que algunos autores plantean que la tasa de desarrollo luego de R5 resulta más afectada por el fotoperiodo que por los cambios en la temperatura y radiación 23. Sin embargo, otros autores manifiestan que las condiciones prevalecientes en cuanto humedad, temperatura y radiación solar son de vital importancia en esta fase, pues los cultivares de alto número de granos combinan estas variables de manera diferente, determinando distintas estrategias fisiológicas igualmente exitosas 27. También se establece que la temperatura generalmente tiene una influencia positiva en la proporción de desarrollo de la cosecha, lo que significa que todas las cosechas y todas las fases de desarrollo son sensibles a la temperatura 6. No puede descartarse que, a partir de estudios que clarifiquen estos aspectos, puedan identificarse nuevos genotipos que permitan realizar un mejor análisis de la relación existente entre la fenología y las condiciones ambientales como factor de variabilidad, abriendo nuevas rutas para incrementar el rendimiento del cultivo de soya.

CONCLUSIONES

  • Sobre la base de los resultados se puede concluir que los mayores valores del rendimiento agrícola se encontraron en la fecha de diciembre 2012, aunque de manera general el cultivar D-2101 fue el de mejor comportamiento en todas las fechas de siembra estudiadas.

  • El número de granos/planta y el número de vainas/planta fueron los componentes que más influyeron en la expresión del rendimiento.

  • De las variables meteorológicas estudiadas, demostraron ser las más influyentes en la duración de las etapas, la radiación solar en la etapa Ve-R1, R1-R5, y las temperaturas en la etapa R1-R5.

  • Las radiación y la temperatura desempeñan un importante papel en la formación del rendimiento, por su influencia en la determinación de la masa y el número de granos. La duración en días de la etapa fenológica R5-R7 no estuvo asociada a ninguna de las variables meteorológicas analizadas.

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Recibido: 04 de Junio de 2018; Aprobado: 05 de Diciembre de 2018

*Autor para correspondencia. orojan@inca.edu.cu

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