Ciencia de los Pastos y otros Cultivos

Evaluación de variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía en la región occidental de Cuba

R.S. Herrera^{*  2} 
http://orcid.org/0000-0003-1424-6311

²Instituto de Ciencia Animal, Carretera Central km 47 ½, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

RESUMEN

Se realizó un experimento de tres años de duración para evaluar el comportamiento agronómico de nuevas variedades de Cenchrus purpureus (CT-600, CT-601, CT-602, CT-603, CT-605, CT-607, CT-608 y CT-609), tolerantes a la sequía, obtenidas por cultivo de tejidos in vitro, y compararlas con su progenitor (CT-115) mediante un diseño completamente al azar con cinco réplicas. Hubo diferencias significativas entre la altura de las variedades y en ambos períodos estacionales sobresalió CT-605 con valores superiores (P<0.05) a los 90 cm. El contenido de hojas (%) solo fue significativamente diferente entre las variedades en el período poco lluvioso durante la etapa experimental, mientras que el por ciento de tallos mostró similar patrón de respuesta. Hubo variedades que superaron el rendimiento de MS del testigo y en especial la CT-605 con valores de 21.82, 16.37 y 9.05 t MS/ha/año para el primer, segundo y tercer año, respectivamente. Con excepción del primer año, las variedades no expresaron su potencial para la producción de biomasa en condiciones de estrés hídrico y se sugiere futuras investigaciones donde las precipitaciones sean inferiores a los 800 mm así como, estudiar el efecto de la fertilización estratégica en regímenes de mayor precipitación.

Palabras clave: estrés hídrico; tolerancia; rendimientos; población

África es el centro de origen del género Cenchrus, con anterioridad denominado Pennisetum, y sus variedades (Cenchrus purpureus) son ampliamente utilizadas para la producción de alimento animal, principalmente como forraje (Pereira et al. 2017) o mediante el pastoreo directo (Gomide et al. 2011). Lo anterior está determinado por su alta capacidad de utilización de la energía lumínica, portador del ciclo fotosintético C₄, elevados rendimientos de MS, aceptable calidad (Coombs et al. 1973) y se adapta, crece y desarrolla en amplia variedad de suelos y condiciones climáticas (^{Febles y Herrera 2015}). Además, puede ser utilizado con otros fines como, por ejemplo: producción de energía (Chakraborty et al. 2012) y bioetanol (Santos et al. 2018), industria del papel (Madakadze et al. 2010) y herbicida natural (Norhafizah et al. 2013).

En Cuba se emplearon diferentes variedades desde el inicio del siglo XX, como fue el Napier el que se extendió por todo el país con gran rapidez debido, entre otros factores, a sus elevados rendimientos y aceptable composición química. Con posterioridad se introdujeron otras variedades, una de las cuales fue el King grass, que a mediados de la década del 80 del pasado siglo llegó a ocupar el 85 % de las áreas forrajeras del país y desplazó a las tradicionalmente utilizadas, lo que estuvo determinado por su alta capacidad de convertir la energía lumínica en biomasa, su plasticidad ecológica, altos rendimientos de biomasa y adecuada calidad (^{Herrera 2009}).

Por otro lado, debido a la importancia alcanzada por este género se desarrollan programas de mejora genética (Sinche et al. 2021) con el objetivo de obtener variedades que superen a las tradicionalmente utilizadas. También, en el Instituto de Ciencia Animal se desarrolló un programa de mejoramiento de C. purpureus con el objetivo de mejorar los indicadores productivos de la variedad más empleada (King grass), en la producción comercial y que se adaptaran a las actuales condiciones climáticas y de suelo, entre ellas variedades tolerantes a la sequía y salinidad (^{Herrera 2020}).

Por lo antes descrito, el objetivo del presente artículo es informar los resultados alcanzados en la evaluación de variedades de Cenchrus purpureus obtenidas por cultivo de tejidos in vitro tolerantes a la sequía.

Materiales y Métodos

Ubicación. El experimento se desarrolló en la estación de pastos Miguel Sistachs Naya perteneciente al Instituto de Ciencia Animal, en suelo Ferralítico Rojo Típico (^{Hernández et al. 2015}) cuya composición química aparece en la tabla 1 y algunos indicadores del clima se muestran en la tabla 2.

Tabla 1 Composición química del suelo de área experimental 

pH		mg/100 g		MO, %	Sales totales, %
KCl	H2O	P2O5	K2O
4.7	6.3	2.2	7.3	2.1	0.44

Tabla 2 Algunos indicadores del clima durante la etapa experimental 

Indicador	Años			Histórico
	1	2	3
Lluvia, mm	954.1	1520.4	1291.4	1381.0
Temperatura mínima, °C	19.6	18.7	18.9	18.4
Temperatura máxima, °C	30.0	28.9	29.0	29.2
Temperatura media, °C	25.7	23.5	24.6	24.0

Tratamiento y diseño. Se evaluaron ocho nuevas variedades de Cenchrus purpureus (CT-600, CT-601, CT-602, CT-603, CT-605, CT-607, CT-608 y CT-609) obtenidas en el Instituto de Ciencia Animal por cultivo de tejidos in vitro con tolerancia a la sequía (^{Herrera et al. 2003}), a partir de la variedad Cuba CT-115, la cual se utilizó como testigo. Se empleó un diseño de bloques al azar con cinco réplicas en parcelas de 5 x 4 m.

Procedimiento. Durante el período poco lluvioso se realizó la preparación convencional del suelo y se empleó 1m de distancia entre surcos. En la plantación se aseguró similar número de yemas por surco. En el momento de la plantación se aplicó riego y en tres oportunidades posteriores para asegurar adecuada humedad y el establecimiento. Ciento veinte días después de la plantación se realizó el corte de establecimiento para iniciar el proceso de evaluación sin la aplicación de riego ni fertilización. El experimento duró tres años.

Medidas. Los muestreos se realizaron cada 60 y 90 días en los períodos lluvioso y poco lluvioso, respectivamente donde se tomaron cinco macollas por surco en cada réplica para determinar: altura de la planta considerada desde la base hasta el cono apical, por ciento de hojas y tallos, rendimiento de MS y población según describe ^{Herrera (2006)}.

Análisis estadístico. Se confeccionó la base de datos y se realizó análisis de varianza (^{Di Rienzo et al. 2012}) de acuerdo con el diseño experimental y los valores medios se compararon según ^{Duncan (1955)}. Se verificaron los supuestos teóricos del análisis de varianza para todas las variables, a partir de las dócimas de ^{Shapiro y Wilk (1965)} para la normalidad de los errores y de ^{Levene (1960)} para la homogeneidad de varianza y solo hubo necesidad de transformar la variable población empleando √x.

Resultados y Discusión

Durante toda la etapa experimental, hubo diferencias significativas entre las variedades en cada estación climática para la altura (tabla 3). Este es un indicador que expresa el crecimiento de la planta como respuesta a las condiciones ambientales (clima y suelo) y al manejo a que son sometidas. Esto pudiera estar determinado por las particularidades bioquímicas y fisiológicas de cada variedad (Sinche et al. 2021) y, por ende, mostraran mejor crecimiento en condiciones de estrés de humedad o de precipitaciones, aspecto este que no sucede en el período lluvioso, donde los factores climáticos como las precipitaciones, temperaturas, intensidad y duración de la luz, entre otros aspectos, no limitan el crecimiento y desarrollo de los pastos.

Tabla 3 Comportamiento de la altura (cm) durante la evaluación 

Variedades	Años
	1	3
Período lluvioso
CT-115	75.34^a	79.58^ab
CT-600	84.92^ab	83.58^abc
CT-601	81.84^ab	86.58^bc
CT-602	79.92^ab	77.23^a
CT-603	88.42^ab	88.33^c
CT-605	78.25^ab	75.75^a
CT-607	73.00^a	76.73^a
CT-608	92.92^b	89.88^c
CT-609	86.25^ab	89.78^c
EE ±	3.53**	1.89***
Período poco lluvioso
CT-115	66.25^a	65.63^a
CT-600	85.25^b	86.88^de
CT-601	69.63^a	72.13^ab
CT-602	89.63^b	99.00^f
CT-603	65.25^a	78.65^bcd
CT-605	92.00^b	90.00^ef
CT-607	67.13^a	76.00^abc
CT-608	84.63^b	84.63^cde
CT-609	86.50^b	90.75^ef
EE ±	1.75***	2.54***

^abcdValores con letras no comunes difieren a P<0.05 (^Duncan1955)

** P<0.01 *** P<0.001

Por otro lado, Guimaraes de Favare et al. (2019) al evaluar 13 variedades de Cenchrus purpureus para la producción de bioenergía encontraron que, la altura no difirió entre ellas en el período seco y sí hubo diferencias en el período lluvioso en ambos años experimentales, pero en el segundo año la altura fue menor. Similar patrón de comportamiento informaron con anterioridad ^{Herrera y Ramos (2015)}. No obstante, resultó alentador en la presente investigación que, después de tres años de estudio, no se manifestara disminución de la altura, lo cual pudiera ser reflejo de su adaptación al medio ambiente a pesar de no emplear riego y fertilización nitrogenada.

Durante el período lluvioso no hubo variación del contenido de hojas entre las variedades en los tres años estudiados. Sin embargo, en el período poco lluvioso del primer año sólo el CT-603 superó (P<0.001) al control (CT-115), mientras que en igual etapa del tercer año ninguno superó al CT-115 (tabla 4). Esto llamó la atención, puesto que el patrón de respuesta varió en los años. No obstante, resultaron alentadores los valores registrados en el período lluvioso a pesar de los tenores registrados para las precipitaciones mientras que, en el tercer año de estudio, con excepción de la CT-603, todas las variedades mostraron mayor contenido de hojas comparado con el primer año. Este comportamiento debe ser estudiado en futuros experimentos debido al papel que desempeñan las hojas en la Fisiología y Bioquímica de las plantas. Por otro lado, el contenido de hojas es un elemento fundamental para la alimentación de los rumiantes, ya que es la parte más consumida por los animales, por lo que es un elemento de importancia a la hora de seleccionar nuevas variedades.

Tabla 4 Contenido de hojas (%) durante el período de evaluación 

Variedades	Años
	1	3
Período lluvioso
CT-115	48.00	32.02
CT-600	45.98	30.84
CT-601	46.50	31.30
CT-602	44.37	30.30
CT-603	45.43	31.24
CT-605	47.99	30.84
CT-607	46.78	30.53
CT-608	44.26	30.61
CT-609	46.70	31.21
EE ±	1.11 NS	0.49 NS
Período poco lluvioso
CT-115	46.23^b	45.39^b
CT-600	43.86^b	44.86^b
CT-601	44.81^b	44.81^b
CT-602	34.28^a	38.72^ab
CT-603	51.19^c	37.86^ab
CT-605	34.87^a	42.30^ab
CT-607	45.55^b	42.70^ab
CT-608	37.79^a	39.79^ab
CT-609	36.04^a	36.22^a
EE ±	0.86***	1.91**

^abcValores con letras no comunes difieren a P<0.05 (^Duncan1955)

** P<0.01 *** P<0.001 NS: No significativo

Reyes-Pérez et al. (2021) al evaluar cinco variedades de C. purpureus (Verde, Morado, Maralfalfa, CT-115 y Elefante) en Ecuador, encontraron que el rendimiento de hojas se incrementó con la fertilización y la edad de rebrote y cada variedad mostró un patrón de respuesta característico. Tulu et al. (2022) estudiaron el efecto del año, la fecha y altura de corte en Napier y determinaron que la relación hoja/tallo disminuyó con los años de estudio y la altura de corte, mientras que la fecha del corte (mes) tuvo variado efecto. Los autores antes mencionados relacionan estos resultados con el comportamiento de los factores climáticos, la edad de la planta, el tipo de suelo y el manejo del pasto, entre otros aspectos.

El contenido de tallo (tabla 5) mostró un comportamiento inverso al antes mencionado. Sin embargo, este aspecto puede resultar desfavorable desde el punto de vista del consumo animal, ya que ellos en el proceso de selección que hacen del alimento, primero consumen las hojas y en última instancia los tallos pero, desde el punto de vista de la Fisiología Vegetal, propician el almacenamiento de los carbohidratos solubles, sobre todo en las partes bajas del tallo, para facilitar el rebrote de la planta aún en ausencia de suficiente área foliar y, además, permite almacenar cantidades apreciables de agua, que garantiza el metabolismo y sobrevivencia de la planta en condiciones de estrés.

Tabla 5 Contenido de tallos (%) durante la evaluación 

Variedades	Años
	1	3
Período lluvioso
CT-115	52.00	52.28
CT-600	54.03	53.76
CT-601	53.50	54.20
CT-602	55.64	55.64
CT-603	54.07	52.71
CT-605	52.01	52.01
CT-607	53.22	54.07
CT-608	55.74	54.97
CT-609	52.63	53.47
EE ±	1.28 NS	1.00 NS
Período poco lluvioso
CT-115	53.77^b	54.61ª
CT-600	56.14^b	55.14ª
CT-601	55.19^b	55.19ª
CT-602	65.73c	61.28^ab
CT-603	48.81ª	62.22^ab
CT-605	65.13^c	57.70^ab
CT-607	54.45^b	57.30^ab
CT-608	62.21^c	60.21^ab
CT-609	63.96^c	63.79^b
EE ±	0.86***	1.91**

Valores con letras no comunes difieren a P<0.05 (^Duncan1955)

** P<0.01 *** P<0.001 NS: No significativo

Por otro lado, ^{Arias et al. (2018}, ^{2019a b)} al evaluar algunas de las variedades de C. purpureus tolerantes a la sequía (CT-601, CT-603, CT-605, CT-608 y CT-609) en la región oriental del país señalaron que la edad de rebrote incrementó la longitud, el grosor y el número de nudos del tallo, siendo estas respuestas específicas para cada variedad.

Con excepción del período poco lluvioso del primer año, hubo diferencias entre las variedades en el rendimiento para cada período estacional y para el total anual (tabla 6). La ausencia de diferencias en el primer año de explotación en el período poco lluvioso no resulta fácil de explicar, sobre todo si se tiene en cuenta que en el período lluvioso sí la hubo. Ya en el segundo año, en ese mismo período, sí hubo diferencias y los valores tendieron a ser inferiores al compararlo con el primer año, lo cual pudiera estar determinado por la disminución de la fertilidad del suelo debido a la extracción de elementos minerales que hacen estas plantas, en especial nitrógeno y potasio. Esto pudiera ser un indicador para realizar una fertilización estratégica o de mantenimiento mediante fertilizantes químico (si se dispone) u orgánico a partir del segundo año de explotación. Los menores valores se registraron en el tercer año.

Tabla 6 Rendimientos (tMS/ha) en el período de evaluación 

Variedad	Período lluvioso	Período poco lluvioso	Total
Primer año
CT-115	12.14^b	3.24	15.38^b
CT-600	11.44^b	3.32	14.76^b
CT-601	12.68^b	3.01	15.69^b
CT-602	12.63^b	2.09	14.72^b
CT-603	13.05^b	2.48	15.53^b
CT-605	19.15^c	2.67	21.82^c
CT-607	7.61^a	2.56	10.17^a
CT-608	13.59^b	3.20	16.79^b
CT-609	13.81^b	2.50	16.31^b
EE ±	0.74***	0.42 NS	1.05***
Segundo año
CT-115	11.26^ab	3.59^d	14.85^ab
CT-600	10.53^ab	2.59^abc	13.12^ab
CT-601	11.93^b	3.36^cd	15.26^b
CT-602	12.70^b	2.18^a	14.88^ab
CT-603	11.64^b	2.94^abcd	14.58^ab
CT-605	12.89^b	3.48^d	16.37^ab
CT-607	8.55ª	3.01^bcd	11.56^a
CT-608	13.42^b	3.37^cd	16.79^ab
CT-609	11.11^ab	2.28^ab	13.39^ab
EE ±	0.68***	0.18***	2.55*
Tercer año
CT-115	3.06^a	0.44^b	3.50^a
CT-600	4.47^ab	0.51^b	4.98^c
CT-601	4.92^b	0.39^b	5.31^d
CT-602	10.00^c	0.15^a	10.15^f
CT-603	3.92a^b	0.57^bc	4.49^b
CT-605	8.65^c	0.40^b	9.05^e
CT-607	4.30^a	0.51^b	4.81^c
CT-608	10.00^c	0.75^c	10.75^f
CT-609	4.31^ab	0.44^b	4.75^c
EE ±	0.41***	0.05***	0.07***

^abcdValores con letras no comunes difieren a P<0.05 (^Duncan1955)

* P<0.05 *** P<0.001 NS: No significativo

Reyes et al. (2021) encontraron en cuatro variedades de C. purpureus que el rendimiento de biomasa verde y de materia seca se incrementó con la fertilización y la edad. Sinche et al. (2021) al evaluar una población de híbridos de Napier encontraron que indicadores como la altura, el diámetro del tallo, la floración y el rendimiento variaron entre los híbridos. Ventra Ríos et al. (2022) cuando estudiaron la respuesta del pasto Taiwan (C. purpureus) a la frecuencia de corte informaron que los rendimientos se incrementaron con la edad de rebrote. ^{Arias et al. (2019a)} al evaluar alguna de las variedades tolerantes a la sequía en la región oriental de Cuba informaron incrementos de los rendimientos con la edad de rebrote. Toda esta información tiene en común la respuesta específica e individual de cada una de las plantas estudiadas.

Todo lo anterior se reafirma con los resultados publicados por ^{Arias et al. (2019b)} al estudiar indicadores fisiológicos como tasa de crecimiento absoluta y relativa, área foliar e índice de área foliar, duración del área foliar y duración de la biomasa en variedades de C. purpureus con tolerancia a la sequía. Las seis variedades presentaron valores que caracterizaron, de forma individual, a cada una de ellas y se confirmó la individualidad bioquímica y fisiológica de ellas.

En el (tabla 7) período evaluado no hubo diferencias significativas para la población de las variedades y los valores al finalizar el experimento fueron semejantes a los registrados en el primer año, ya que las variedades no sufrieron despoblación. Esto es positivo si se tiene en cuenta que durante los tres años de investigación no se empleó riego ni fertilización.

Tabla 7 Comportamiento de la población (macollas/5m) durante la evaluación 

Variedad	Años
	1	3
Período lluvioso
CT-115	(10.73) 3.22	(11.18) 3.34
CT-600	(8.52) 2.99	(8.85) 2.98
CT-601	(9.85) 3.16	(10.30) 3.21
CT-602	(9.36) 2.99	(9.25) 3.04
CT-603	(8.78) 2.99	(9.13) 3.02
CT-605	(9.40) 3.10	(9.55) 3.09
CT-607	(9.53) 3.07	(9.73) 3.12
CT-608	(9.60) 3.10	(9.78) 3.13
CT-609	(10.43) 4.21	(10.90) 3.30
EE ±	0.56	0.08
Período poco lluvioso
CT-115	(10.17) 3.19	(10.70) 3.27
CT-600	(8.94) 2.99	(8.63) 2.94
CT-601	9.67) 3.11	(9.23) 3.07
CT-602	(8.18) 2.86	(8.78) 2.96
CT-603	(8.82) 2.97	(8.58) 2.93
CT-605	(9.18) 3.03	(9.23) 3.04
CT-607	(9.42) 3.07	(9.20) 3.03
CT-608	(8.94) 2.99	(9.15) 3.02
CT-609	(22.56) 4.75	(9.93) 3.15
EE ±	0.50	0.08

( ) Valores reales

Estas variedades se evaluaron (^{Díaz 2007}, ^{Arias et al. 2018}, ^2019a,^b y ^{Ray et al. 2018}) en la estación de pastos del Instituto de Investigaciones Agropecuarias Jorge Dimitrov, enclavado en el Valle del Cauto, Bayamo, Granma y esa área se caracteriza por suelos con baja fertilidad y regímenes de precipitaciones que llegan a alcanzar 700-800 mm de lluvia y períodos de sequía que se extienden hasta siete meses. Los resultados indicaron la adaptabilidad de las variedades y sobre todo, los rendimientos alcanzados en el período poco lluvioso, donde las precipitaciones no superaron los 50mm, por lo que es incuestionable su comportamiento ante el estrés por sequía. Además, al evaluar la tasa de pasaje ruminal y la degradabilidad ruminal de estas variedades se obtuvieron resultados promisorios (^{Ledea et al. 2016}, ²⁰¹⁷)

Sin embargo, esta no fue la respuesta que se encontró en las variedades en el presente trabajo, lo que estuvo determinado por las altas precipitaciones que ocurrieron en el segundo y tercer año de investigación (tabla 2) lo que limitó que las plantas expresaran su potencial de producción en condiciones de estrés por sequía. No obstante, en el primer año de investigación el valor de las precipitaciones fue inferior al resto de los años experimentales y por debajo del valor histórico, lo cual pudo influir en los rendimientos obtenidos ese año. Lo anterior determina la necesidad de realizar futuras investigaciones en condiciones de estrés hídrico, así como emplear la fertilización estratégica en el período lluvioso en la región occidental de Cuba.

Agradecimientos

Se les agradece a los técnicos M. García y Ana M. Cruz la atención al experimento, los muestreos el procesamiento de las muestras y el análisis de los resultados.

REFERENCIAS

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Recibido: 23 de Enero de 2022; Aprobado: 15 de Abril de 2022

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