Ciencia de los Pastos y otros Cultivos

Fertilización estratégica en variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía en la región occidental de cuba

0000-0003-1424-6311R. S. Herrera^{1  *} 

¹Instituto de Ciencia Animal. C. Central km 47 ½, San José de las Lajas, Mayabeque, Apdo 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

RESUMEN

Se estudió la influencia de la fertilización estratégica con nitrógeno (150 kgN/ha) aplicada en el período lluvioso en variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía (CT-600, CT-601, CT-602, CT-603, CT-604, CT-605, CT-608 y CT-609) comparados con el CT-115 como testigo. Se empleó un diseño de bloques al azar con cinco réplicas. En el período poco lluvioso solo el CT-604 tuvo el mayor (P<0.001) por ciento de materia seca de la hoja, el tallo y la planta íntegra. El mayor (P<0.001) contenido de hojas lo presentó el CT-605 (60.07 y 60.17 % en el período lluvioso y poco lluvioso, respectivamente). Las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 (5.0, 5.6 y 5.2 tMS/ha, respectivamente) superaron (P<0.001) el rendimiento del CT-115 (3.4 tMS/ha) en el período poco lluvioso. El área foliar varió (P<0.001) entre las variedades, mientras que la menor población (P<0.001) la presentó el CT-604 en ambas estaciones climáticas (7.2 y 4.6 macollas/5m en el período poco lluvioso y lluvioso, respectivamente). Las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 incrementaron su rendimiento en el período poco lluvioso con apropiados contenidos de hojas y adecuada población. Se sugiere ampliar esta información con la composición química y extender estas variedades en la región occidental, siempre que se disponga de fertilizante nitrogenado.

Palabras-clave: Cenchrus; rendimientos; hojas; población

Debido a la difusión alanzada por Cenchrus purpureus en el mundo tropical, varios son los países, universidades y centros de investigación que estudian las variedades de este género, incluidas las obtenidas mediante programas de mejora genética empleando diferentes métodos (^{Herrera y Martínez 2015}, ^{Guimaraes de Favare et al. 2019}, ^{Sinche et al. 2021}, ^{Vander Pereira et al. 2021} y ^{Lire Wachamo 2022}).

En el Instituto de Ciencia Animal se obtuvieron, mediante el cultivo de tejidos in vitro, nuevas variedades de C. purpureus tolerantes a la sequía y salinidad (^{Herrera et al. 2003}) y se evaluaron en la región oriental del país (Granma), las tolerantes a la sequía (^{Díaz 2007}, ^{Ray et al. 2016} y ^{Arias et al. 2018}, ^{2019a b}) y las tolerantes a mediana salinidad del suelo (^{Ledea et al. 2017}, ^{Álvarez et al. 2019} y ^{Álvarez 2021}) mostraron resultados promisorios.

Sin embargo, en la región occidental del país con un régimen de precipitaciones de hasta 1400 mm anuales (^{Herrera et al. 2018}), las variedades tolerantes a la sequía no mostraron una respuesta efectiva, atribuible al alto volumen de las precipitaciones durante el período poco lluvioso (^{Herrera 2022}). Estas evaluaciones se realizaron sin riego ni fertilización al igual que en la provincia Granma.

Estos elementos determinaron la interrogante acerca de cuál sería su comportamiento si durante el período lluvioso, se aplicara fertilización nitrogenada estratégica y no se empleará riego en el período poco lluvioso, lo cual constituyó el objetivo de la presente investigación.

Materiales y Métodos

Localización. El experimento se desarrolló en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes ״Miguel Sistachs Naya״ del Departamento de Pastos del Instituto de Ciencia Animal, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. Las precipitaciones y las temperaturas durante la etapa experimental se muestran en la tabla 1.

Table 1 Some climate indicators during the experimental stage 

Indicator	Months
	J	F	M	A	M	J	J	A	S	O	N	D
Min.t, °C	10.0	19.4	20.2	20.0	21.1	22.5	20.7	20.6	20.5	20.1	16.8	17.5
Max.t, °C	24.3	26.0	29.2	27.3	30.9	27.9	27.3	31.9	31.3	30.5	26.0	25.0
A.t, °C	18.7	22.1	25.2	25.0	25.0	25.3	25.8	24.7	25.5	24.8	21.5	22.9
Rain, mm	12.0	46.0	37.0	62.0	234.0	151.0	180.0	383.0	152.0	44.0	51.0	55.0

Min.t: minimum temperature Max.t: maximum temperature A.t: average temperature

Diseño experimental y tratamientos. Se empleó un diseño de bloques al azar con cinco réplicas. Se evaluaron ocho variedades de Cenchrus purpureus (CT-600, CT-601, CT-602, CT-603, CT-604, CT-605, CT-608 y CT-609) tolerantes a la sequía obtenidas por cultivo de tejidos in vitro (^{Herrera et al. 2003}) y se compararon con el C. purpureus CT-115 que fue su progenitor. Durante el período lluvioso se fertilizó con 150 kgN/ha fraccionado en tres oportunidades (50 kgN/ha/aplicación) y no se empleó fertilizante fosfórico ni potásico. El suelo fue Ferralítico Rojo Típico (^{Hernández et al. 2015}) y su composición aparece en la tabla 2.

Table 2 Chemical composition of the soil in the experimental area 

pH		mg/100g		OM, %	Total salts, %
KCl	H2O	P2O5	K2O
4.9	6.7	2.9	7.8	3.0	0.39

Procedimiento. El suelo se preparó de forma convencional durante el período poco lluvioso y la plantación se realizó en el período lluvioso, en surcos espaciados 1m entre sí. Se delimitaron parcelas de 25 m² para cada una de las variedades y se distribuyó en cada una de ellas el mismo número de yemas para garantizar la homogeneidad de la población. La semilla tenía cinco meses de edad y provenía del banco de germoplasma de la propia Estación. Transcurridos 150 días de la plantación se efectuó el corte de establecimiento. A partir de ahí se realizaron cortes cada 60 y 90 días en los períodos lluvioso y poco lluvioso, respectivamente a 10 cm de altura sobre el nivel del suelo. El fertilizante se aplicó después de cada corte en el período lluvioso. Durante el período poco lluvioso no se empleó riego. El experimento tuvo una duración de un año.

Los muestreos se realizaron en los tres surcos centrales dejando libres los dos de los extremos de las parcelas, como efecto de borde, para un área cosechable de 15 m2. En dicha área se tomaron cinco macollas como unidades muéstrales y en cada una de ellas se midieron: altura, por ciento de materia seca de las hojas, tallos y planta íntegra, por ciento de hojas y tallos, longitud y ancho de la cuarta hoja completamente abierta, número de hojas verde por tallo, área foliar, rendimiento de materia seca y población. Todo lo anterior se realizó según la metodología descrita por ^{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 mediante ^{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 las variables número de hojas por tallo y población empleando √x.

Resultados

La altura de las plantas difirió (P <0.001) entre las variedades en ambas estaciones climáticas y el CT-603 presentó el menor valor en ambos períodos estacionales. Sin embargo, llamó la atención que la altura de las variedades fue numéricamente superior, en general, en el período poco lluvioso (tabla 3).

Table 3 Height (cm) of varieties in both seasonal periods 

Variety	Dry season	Rainy season
CT-115	86.3^de	60.8^ab
CT-600	68.3^ab	58.5^ab
CT-601	80.0^bcd	66.8^ab
CT-602	73.0^abc	88.8^d
CT-603	66.5ª	56.0^a
CT-604	104.5^f	73.7^bcd
CT-605	66.5^c	81.2^cd
CT-608	97.5^ef	80.2^cd
CT-609	82.7^d	71.4^abc
EE±	4.1***	5.3***

^abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 ^{Duncan (1955)} *** P<0.001

Hubo diferencias (P <0.05) en el por ciento de materia seca de la hoja, el tallo y la planta integra entre las variedades en ambos períodos estacionales y el mayor valor, en general, lo registró el CT-604 (tabla 4). Es de señalar que, las plantas tenían menor contenido de materia seca en el período poco lluvioso.

Table 4 Dry matter percentage of leaves, stem and whole plant of the varieties in both climatic seasons 

Variety	Dry season			Rainy season
	Leaf	Stem	Plant	Leaf	Stem	Plant
CT-115	21.50^a	11.78^ab	15.66^ab	19.82^a	12.58^a	16.01^a
CT-600	22.00^a	12.13^b	14.54^a	20.45^a	14.46^bc	17.29^a
CT-601	22.48^a	11.98^b	15.85^ab	20.16^a	13.80^ab	16.82^a
CT-602	22.65^a	12.54^b	16.56^bc	22.74^c	18.57^c	19.07^b
CT-603	21.62^a	11.39^ab	16.42^bc	20.99^ab	13.98^ab	17.11^a
CT-604	32.00^b	31.64^d	30.69^d	21.96^bc	13.41^ab	16.07^a
CT-605	21.31^a	10.74^a	14.97^a	20.94^ab	13.10^ab	16.73^a
CT-608	22.43^a	13.74^c	17.61^c	20.88^ab	13.72^ab	16.77^a
CT-609	23.96^a	14.62^c	17.60^c	21.16^ab	14.44^bc	17.14^a
EE±	0.98***	0.39***	0.50***	0.43***	0.29**	0.50**

^abcd Values with uncommon letters differ to P<0.05 ^{Duncan (1955)}

En el periodo lluvioso la cantidad de hojas no varió entre las variedades, pero en el poco lluvioso el mayor valor (P<0.01) lo registró el CT-605 y no difirió de CT-601, CT-602 y CT-603, mientras que el CT-115 solo alcanzó 50.7 %. Para el contenido de tallos hubo diferencias entre variedades en ambos periodos estacionales y el comportamiento fue variable, pero, en general, durante el período lluvioso registraron los mayores valores (tabla 5).

Table 5 Values (%) of leaves and stems of varieties in both seasonal periods 

Variety	Dry season		Raint season
	Leaf	Stem	Leaf	Stem
CT-115	50.7^ab	41.4ª	32.02	54.61ª
CT-600	44.1ª	40.7ª	30.84	55.14ª
CT-601	52.9^abc	47.0^ab	31.30	55.19ª
CT-602	56.1^bc	43.9^ab	30.30	61.28^ab
CT-603	53.5^abc	43.5^ab	31.24	62.22^ab
CT-604	47.3^ab	52.6^b	30.84	57.70^ab
CT-605	60.2^c	39.8ª	30.53	57.30^ab
CT-608	45.7ª	49.1^ab	30.61	60.21^ab
CT-609	48.3^ab	45.9^ab	31.21	63.79^b
EE ±	2.9**	3.2*	0.49 NS	1.99**

^abcValues with uncommon letters differ to P<0.05 ^{Duncan (1955)}

* P<0.05 ** P<0.01 NS: Not significant

el período poco lluvioso la longitud de las hojas del CT-604 sólo difirió (P<0.001) de todas las variedades con el menor valor (48.75 cm) mientras que, en el lluvioso los mayores valores (P<0.05) se obtuvieron en el CT-605, CT-608 y CT-609 (82.33, 82.50 y 83.17 cm, respectivamente). En ambos períodos estacionales las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 registraron el mayor (P<0.001) ancho de sus hojas (tabla 6).

Table 6 Leaves characteristics in both seasonal periods 

Variety	Dry season		Raint season
	Leaf	Stem	Leaf	Stem
CT-115	94.75^b	70.50^a	2.73^bc	1.82^a
CT-600	94.50^b	71.67^ab	3.08^cde	1.93^a
CT-601	95.25^b	79.50^abc	2.88^cd	2.04^ab
CT-602	93.75^b	76.67^abc	2.78^bc	1.99^a
CT-603	96.75^b	73.33^abc	2.48^b	1.94^a
CT-604	48.75^a	81.67^bc	1.50^a	3.28^d
CT-605	97.25^b	82.33^bc	3.50f	2.52^c
CT-608	96.75^b	82.50^c	3.73e	2.49^c
CT-609	95.75^b	83.17^c	3.23^def	2.41^bc
EE ±	2.77***	3.36*	0.11***	0.13***

^abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 ^{Duncan (1955)}

* P<0.05 *** P<0.001

El número de hojas por tallo no difirió entre variedades en ambos períodos estacionales con un rango de valores entre 4.97 y 6.02 en el período poco lluvioso y entre 6.25 y 7.23 en el período lluvioso.

Hubo diferencias (P<0.001) entre las variedades en el área foliar/tallo. En el período poco lluvioso la variedad CT-604 presentó el menor valor, mientras que en el lluvioso esta misma variedad registró la mayor área (tabla 7).

Table 7 Leaf area/stem (cm²) of varieties in both seasonal periods 

Variety	Dry season	Rainy season
CT-115	1841.48^c	923.09ª
CT-600	1403.37^b	978.68ª
CT-601	1459.88^bc	1143.62^abc
CT-602	1419.91^b	961.48ª
CT-603	1686.96^bc	1015.92^ab
CT-604	486.28ª	1839.63^d
CT-605	1523.72^bc	1475.12^c
CT-608	1654.04^bc	1374.86^bc
CT-609	1523.72^bc	1278.90^abc
EE±	124.64***	126.08***

^abcdValues with uncommon letters differ to P<0.05 ^{Duncan (1955)}

*** P<0.001

El rendimiento de materia seca en ambos períodos estacionales y en el total anual difirió (P<0.001) entre variedades. En el período poco lluvioso los mayores valores lo alcanzaron las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 y el menor valor fue para el CT-115. En el período lluvioso el menor valor fue para el CT-605. En el total anual el CT-608 alcanzó el mayor (P<0.001) rendimiento con 19.06 t MS/ha (tabla 8).

Table 8 Yields (DM t/ha) of varieties 

Variety	Dry season	Rainy season	Anual total
CT-115	3.42ª	11.26^ab	14.68^de
CT-600	3.47ª	10.53^ab	14.00^ef
CT-601	4.70^bc	11.93^b	16.63^bc
CT-602	4.43^abc	12.70^b	17.13^b
CT-603	3.66^ab	11.64^b	15.30^cd
CT-604	4.53^abc	12.89^b	17.42^b
CT-605	5.01^c	8.55ª	13.56^f
CT-608	5.64^c	13.42^b	19.06ª
CT-609	5.25^c	11.11^ab	16.36^bc
EE ±	0.40***	0.68***	0.50***

^abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 ^{Duncan (1955)}

***P<0.001

La población al inicio del experimento varió entre las variedades en un rango estrecho (7.3-10.2 macollas/5 m) y el menor valor (P<0.001) fue para el CT-604. Al finalizar la etapa experimental, no hubo diferencias entre las variedades (tabla 9).

Table 9 Population (tillers/5 m) at the beginning and end of the experimen-tal stage 

Variety	Biginning	End
CT-115	3.2^c (10.2)	3.22 (10.73)
CT-600	3.0^bc (9.0)	2.99 (8.52)
CT-601	3.0^bc (9.0)	3.16 (9.85)
CT-602	3.2^c (10.2)	2.99 (9.36)
CT-603	3.1^bc (9.6)	2.99 (8.78)
CT-604	2.7ª (7.3)	3.10 (9.40)
CT-605	3.0^bc (9.0)	3.07 (9.53)
CT-608	3.1^bc (9.6)	3.10 (9.60)
CT-609	2.9^b(8.4)	4.21(10.43)
SE ±	0.07***	0.06 NS

^abcValues with uncommon letters differ to P<0.05 ^{Duncan (1955)} ***P<0.001 ( ) Real values NS: Not significant

Discusión

La altura es un indicador del grado de desarrollo y estado fisiológico de la planta y depende de variables como la fertilización, riego, suelo, clima y variedades, entre otros factores. Este es un indicador de utilidad en los programas de mejoramiento para la selección de variedades (^{Jabessa et al. 2022}).

En la region oriental de Cuba, ^{Arias et al. (2019a b)} informaron que en ambos períodos estacionales la altura mostró diferencias significativas entre las variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía. Similar comportamiento señaló ^{Herrera (2022)} al evaluar las mismas variedades en la región occidental de Cuba. En ambas investigaciones se manifestó claramente el efecto genotipo-ambiente, ya que los valores numéricos fueron diferentes en ambas regiones y esto se cumplió en los resultados del presente experimento.

Por otro lado, es importante señalar que la altura de las plantas fue superior en el período poco lluvioso respecto al período lluvioso. Esto es lógico y puede atribuirse a dos elementos fundamentales: el efecto residual de la fertilización nitrogenada en el período lluvioso y a las diferencias de edades de rebrote entre ambos períodos estacionales.

Los valores del por ciento de materia seca de la planta íntegra estuvieron en el rango de lo informado por ^{Díaz (2007)} y ^{Herrera (2013)} en la evaluación de estas variedades en la región oriental y occidental, respectivamente. Sin embargo, el CT-604 presentó valores altos lo cual es probable que indique cierta susceptibilidad para mantener el adecuado balance hídrico en condiciones de estrés, aspecto este que debe ser estudiado con profundidad en investigaciones futuras. Por otra parte, ^{Maleko et al. (2019)} al evaluar estos indicadores también encontraron variabilidad de los valores entre las variedades de Napier. Estos indicadores dependen de diferentes factores entre los cuales se encuentran los elementos climáticos, en especial la humedad relativa y las precipitaciones. Estos elementos hacen que la planta esté obligada a mantener su balance hidrico y, por lo tanto, imparten variabilidad al contenido de materia seca de la hoja, el tallo y de la planta íntegra.

^{Alves et al. (2022)} informaron que el contenido de hojas del Napier varió con la edad de rebrote y la fertilización, mientras que ^{Herrera (2020)} al evaluar variedades de Cenchrus tolerantes a la sequía encontró diferencias entre ellas en el tenor de hojas y los mayores valores se registraron, en general, durante el período lluvioso y señaló su disminución con el tiempo de explotación. Por otro lado, resultó alentador que el CT-605 mostrara los mayores contenidos de hojas en el período poco lluvioso. Esto pudiera ser un aspecto positivo de esta variedad ya que, a pesar del alto valor del contenido de hojas, el por ciento de materia seca es relativamente bajo, lo cual indica la existencia de un adecuado mecanismo para mantener el equilibrio hídrico en la planta y evitar alta transpiración.

^{Guimarães de Favare et al. (2019)}, ^{Jabessa et al. (2022)} y ^{Tesfaye Atumo et al. (2022)} informaron la alta variabilidad de la longitud y ancho de las hojas como resultado del efecto de la variedad de Napier, la localidad y la época del año. Además, estos indicadores lo consideran fundamentales en la evaluación de nuevas variedades. Este mismo comportamiento se obtuvo en la presente investigación y es preciso añadir que, estos indicadores de las hojas son fundamentales en la fisiología y metobolismo de la planta ya que es el sitio donde se realiza la fotosíntesis.

Los rendimientos de estas variedades se encuentran dentro del rango de valores obtenidos por ^{Herrera et al. (2012)} y ^{Álvarez et al. (2013)} al evaluar, sin riego ni fertilización, variedades de Cenchrus purpureus obtenidos por cultivo de tejidos a partir de CT-115 y que se caracterizaron por presentar mejores indicadores agronómicos que su progenitor, aunque tres de las variedades aquí estudiadas (CT-605, CT-608 y CT-609) lograron mayores rendimientos, en especial durante el período poco lluvioso. Lo anterior está determinado por el efecto de la fertilización en el periodo lluvioso, ya que con anterioridad al evaluar (^{Herrera 2022}) estas mismas variedades sin fertilización no se obtuvo la referida respuesta.

Por otro lado, ^{Ray et al. (2016)} evaluaron en condiciones de sequía (800 mm de precipitación anual) un grupo de variedades de Cenchrus tolerantes a la sequía y entre las que mejores resultados presentaron se encuentran las aquí estudiados. Esto quiere decir que, cuando se mejora la nutrición de la planta mediante fertilización estratégica, se logra corregir el perfil nutricional de la planta y adaptarse mejor al estrés que se produce por la falta de agua.

Lo anterior quedó demostrado por ^{Herrera et al. (2016)} al realizar un estudio de la relación entre los factores climáticos y el rendimiento de variedades de Pennisetum. Estos autores señalaron que los coeficientes de correlación de Pearson entre el rendimiento y la lluvia o su distribución son específicos para cada estación climática y esto indicó que la planta tiene la capacidad particular de adaptarse al volumen y la distribución de las lluvias.

Por otro lado, la población varió en un rango muy estrecho y estas variedades, sobre todo las promisorias, mantuvieron la misma población durante el período experimental y reafirma lo señalado con anterioridad.

Lo anterior indica la necesidad de realizar la valoración económica de los resultados aquí obtenidos, ya que quedó demostrado que es posible producir forraje durante el período poco lluvioso con las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 con productividad superior a las especies empleadas en la actualidad.

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: 28 de Mayo de 2022; Aprobado: 29 de Julio de 2022

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