Abundance and diversity of weeds in maize (Zea mays L.) preceded by a transient after fallow potato (Solanum tuberosum L.)

Ms.C. Yaisys Blanco^I. Email: yblanco@inca.edu.cu y Dr.C. Á. Leyva^II


I Investigadora
II Investigador Titular del departamento de Fitotecnia, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), gaveta postal 1, San José de las Lajas, La Habana, Cuba, CP 32 700.

ABSTRACT

Weeds constitute a sort of plant species damaging its yields sensibly when coexisting in competition with economic crops; however, regarding the theoretical conception of sustainable agriculture, weeds are a key element to be considered and its management is aimed to improve or solve some problems caused by erosion, cover and preservation of soil fertility. Also, weed species diversity/m2 enables to increase the overall stability of agrarian systems in front of plenty weed-tolerating levels, so that beneficial insects would increase. The present work was conducted at the National Institute of Agricultural Sciences, with the objective of determining the dominant and subordinate weed species, its abundance and specific diversity competing with maize crop preceded by a transitory fallow after potato crop. A randomized block design was used with four repetitions and three treatments of weed management: (1) non-handling weed tillage during the whole crop cycle, (2) non-handling tillage until the beginning of the critical competition period and (3) non-handling tillage after the critical competition period. Results showed that Cyperus rotundus and Rottboellia exaltata were the dominant species of the system, probably due to the preceding crops, dominated by selective herbicides of high residual power. Floral composition was made up by 15 species derived from eight botanical families: 46.67 % belonging to Poaceae, 13.33 % to Euphorbiaceae, and 6.66 % only represented the families Amaranthaceae, Asteraceae, Cyperaceae, Cucurbitacea, Portulacaceae and Zigofilacea.

Key words: weeds, dominant species, biological competition, maize, crop management.

RESUMEN

Las arvenses constituyen especies de plantas que al convivir en competencia con cultivos económicos deterioran sensiblemente sus rendimientos; sin embargo, en la concepción teórica de la agricultura sostenible, las arvenses son un elemento clave a considerar y su manejo se encamina a mejorar o resolver problemas de erosión, cobertura y conservación de la fertilidad del suelo. También la diversidad de especies de arvenses/m2 contribuye al incremento de la estabilidad total en los sistemas agrarios, en presencia de niveles tolerables de abundancia, con lo cual aumentarían los insectos benéficos. El presente trabajo se desarrolló en el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas con el objetivo de determinar las especies de arvenses dominantes y subordinadas, su abundancia y diversidad específica en competencia con el cultivo del maíz precedido de un barbecho transitorio después de la papa. Se utilizó un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones y tres tratamientos de manejo de arvenses: (1) cultivo sin labores de manejo de arvenses durante todo el ciclo, (2) cultivo sin labores de manejo hasta el inicio del período crítico de competencia y (3) cultivo sin labores de manejo posterior al período crítico de competencia. Los resultados mostraron que Cyperus rotundus y Rottboellia exaltata fueron las especies dominantes en el sistema, probablemente como consecuencia de los precedentes culturales, dominados por herbicidas selectivos de elevado poder residual. La composición florística estuvo formada por 15 especies pertenecientes a ocho familias botánicas: 46.67 % a Poaceae, 13.33 % a Euphorbiaceae y solo 6.66 % representó las familias Amaranthaceae, Asteraceae, Cyperaceae, Cucurbitacea, Portulacaceae y Zigofilacea.

Palabras clave: malezas, especies dominantes, competencia biológica, maíz, manejo del cultivo.

INTRODUCCIÓN

Las arvenses son especies vegetales que conviven con los cultivos económicos y su manejo es considerado como la actividad de selección y conservación de coberturas nobles, que evitan la competencia inter-específica durante su período crítico y simultáneamente contribuyen a la protección del recurso natural suelo (1). En competencia inter-específica no regulada, las arvenses representan el problema más severo de la agricultura mundial, ya que su acción invasora facilita la competencia con los cultivos económicos, a la vez que pueden comportarse como hospederas de plagas y enfermedades; por tal razón, resulta necesario conocer las especies dominantes, para implantar modelos de manejo que disminuyan su interferencia con los cultivos económicos, pero a la vez mantengan el equilibrio ecológico necesario. Sin embargo, desde el punto de vista práctico, los actores dirigen sus esfuerzos a tratar de resolver el problema “arvenses” mediante el método de “control total”, sin considerar que la conservación de ciertos niveles de arvenses contribuye a disminuir las poblaciones de organismos herbívoros y aumentar los insectos benéficos (2, 3, 4).

Considerando que la superficie de estudio en esta investigación ha estado sometida a un manejo productivo intensivo en la preparación de suelos y el uso permanente de herbicidas residuales, derivados de la urea y las triazinas simétricas, dicha área se encuentra altamente afectada por una diversidad de especies de arvenses de elevada plasticidad ecológica, que requieren ser evaluadas en su composición y dominancia, información que facilitaría el establecimiento de sistemas que modifiquen la composición en la cenosis y así facilitar su manejo en el tiempo; por ello, el objetivo del trabajo fue determinar las especies y los tipos de arvenses más importantes, considerando su dominancia y abundancia en el cultivo del maíz.

MATERIALES Y MÉTODOS

Tabla I. Descripción de los tratamientos estudiados

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Índice de similitud (S). En la Tabla II aparecen los S de los tres tratamientos en estudio, con valores que fluctuaron entre 0.66 y 0.75.

Tabla II. Comportamiento del índice de similitud (S) entre los tratamientos

En los tres tratamientos estudiados se realizó el cálculo de S, que mostró valores que indican que hubo un adecuado equilibrio entre las especies de los diferentes tratamientos, pues los índices se consideran altos cuando se encuentran por encima de 0.5 (8). Este resultado está indicando que la superficie escogida para la investigación mantuvo cierta homogeneidad florística y las labores de manejo empleadas al inicio de la investigación y hasta culminar el período crítico (3) no modificaron estructuralmente la composición de la cenosis respecto a las que mantuvieron la vegetación inicial, quizás debido a que la siembra se realizó en junio y, por tanto, el ciclo del cultivo estuvo enmarcado en el período de pleno verano, donde las condiciones del clima son relativamente estables.

Análisis de las arvenses en convivencia con el cultivo del maíz (Zea mays). Los resultados de la abundancia (cobertura) de arvenses durante todo el ciclo del cultivo (Figura 1) están representados en la parcela donde no se utilizó ninguna labor cultural (las arvenses en competencia inter-específica con el cultivo económico durante todo su ciclo) y, por tanto, la parcela se mantuvo intacta desde la siembra del cultivo hasta la cosecha.

Figura 1. Comportamiento de las arvenses en el tratamiento 3

Como puede apreciarse, Cyperus rotundus y Rottboelia exaltata aparecieron como especies dominantes desde la primera evaluación (15 días), con un porcentaje de cobertura ascendente al 16 y 27 % respectivamente. Ambas especies son típicas en los suelos Ferralíticos rojos, donde se han utilizado durante varios años herbicidas derivados de la urea y triazina simétrica, esta última representada por el herbicida comercial Gesaprín, al cual es tolerante el maíz, pero también Rottboellia exaltata (9, 10), mientras Cyperus rotundus representa al grupo de especies fuertemente resistentes a la mayoría de los herbicidas comerciales y, por tanto, se ha convertido en dominante de los agroecosistemas; como especies subordinadas aparecieron en la cenosis Amaranthus dubius Euphorbia heterophylla, Parthenium hysterophorus y Portulaca oleraceae, debido al bajo porcentaje de cobertura; sin embargo, resultó interesante apreciar en la observación realizada a los 30 días, la lucha de las especies por dominar en la cenosis, pues Sorghum halepense y Echinocloa colonum sobresalieron con una cobertura que superó el 20 %.

Cyperus rotundus y Rottboellia exaltata pasaron de dominantes a especies en transición hacia la subordinación, con una cobertura entre 7 y 12 %; ese proceso se inició precisamente en el período crítico de competencia entre las arvenses y el cultivo; sin embargo, no lograron dominar durante el resto del ciclo del cultivo, pues pasados 15 días, vuelve la cenosis a estabilizar su comportamiento inicial, subordinando de nuevo las especies que intentaron prevalecer y dominaron una vez más Cyperus rotundus y Rottboelia exaltata, quedando el resto rezagadas, por su bajo porcentaje de cobertura, demostrándose de esta manera la alta plasticidad ecológica de ambas especies, su elevado poder de supervivencia en competencia inter-específica, con alta dominancia en el tiempo respecto al resto de las especies de la cenosis, todo lo cual es corroborado en la observación realizada a los 60 días.

Amaranthus dubius, Parthenium hysterophorus y Euphorbia heterophylla, por su lento crecimiento, no lograron sobresalir, mientras que Kalstroemia máxima y Brachiaria extensa se incorporaron como especies nuevas en la cenosis; Portulaca olerceae, sin embargo, perdió su espacio en el sistema; Euphorbia heterophylla, Kalstroemia máxima, Amaranthus dubius y Parthenium hysterophorus aparecieron como especies subordinadas, pero sin ningún significado en el sistema, al presentar una cobertura por debajo del 5 %.

Las restantes especies presentes no jugaron un rol significativo desde el punto de vista de la competencia inter-específica; sin embargo, faltaría conocer su papel como soporte restaurador del equilibrio ecológico si constituyen reservorios de otros organismos dentro de la composición florística transitoria del sistema asociativo “arvenses-cultivo económico” (11). A tales efectos, se indica que cuando se utilizan sistemas de combate de arvenses con medio mecánico de forma permanente, regularmente aparecen varias especies con bajo porcentaje de cobertura, es decir, alta biodiversidad con baja dominancia, mientras que el uso de herbicidas provoca la dominancia de pocas especias con elevado porcentaje de cobertura, lo cual coincide con los resultados aquí expuestos, faltando en la literatura mucha información referente al papel de las arvenses, como reservorio de organismos vivos restauradores de los agroecosistemas (12).

Resultado del comportamiento de las arvenses finalizado el período crítico de competencia. El tratamiento 3 representa la parcela donde no se manejan las arvenses después de finalizado el período crítico de competencia (Figura 2).

Figura 2. Las arvenses posteriores al período crítico de competencia

Una vez que se dejaron de manejar las arvenses, C. rotundus y R. exaltata aparecieron con una mayor incidencia y porcentaje de cobertura. También aparecieron visiblemente S. halepense y E. colonum, mientras que E. indica, P. hysterophorus y L. rugosa tuvieron una incidencia limitada en la cenosis, por su débil porcentaje de cobertura en el cultivo.

C. rotundus y R. exaltata están entre las especies de mayor agresividad en la agricultura cubana (13, 14); por ello, no es extraño encontrarlas como dominantes en el cultivo del maíz. E. colonum comenzó a destacarse, conjuntamente con Sorghum halepense, llegando a superar en el porcentaje de cobertura a A. dubius, que a pesar de estar presente en la primera observación, desaparece del sistema 15 días después.
Sin embargo, S. halepense no avanzó mucho en su desarrollo y se mantuvo como especie de transición hacia la subordinación junto con E. indica, que no logró alcanzar la dominancia pero sin desaparecer, a diferencia de P. hysterophorus y L. rugosa, que se esfuman del sistema y se impone B. extensa en su espacio como sustituta. La evaluación realizada a los 45 días mostró un resultado similar.

Estos cambios de posición de las especies en la cenosis, derivados de la competencia inter-específica, podrían estar relacionados con numerosos factores aún por estudiar, pero es conocido que los factores ambientales, especialmente las lluvias y temperaturas, favorecen a unas especies más que a otras en la cenosis, estableciéndose una prioridad de supervivencia independientemente de otras influencias por alelopatía, que dependen del cultivo presente, lo cual ha sido confirmado para las condiciones de Cuba, donde se indicó que cada especie tiene sus particularidades en cuanto a exigencias edafoclimáticas, además de los posibles efectos de carácter alelopático (15).

Como consideración final al análisis de este tratamiento, se puede manifestar que al igual que en el tratamiento donde las especies permanecieron en crecimiento libre en competencia inter-específica con el cultivo del maíz posterior al período crítico, las que sobresalieron fueron C. rotundus y R. exaltata, cuya dominancia aparentemente está relacionada con sus antecedentes culturales.

Comportamiento de las arvenses hasta el inicio del período crítico de competencia. El tratamiento 2 representa la parcela donde se deja el cultivo con arvenses hasta el inicio del período crítico de interferencia y posteriormente se mantiene sin competencia inter-específica a través de cultivo mecánico (Figura 3); dicho tratamiento mostró mayor agresividad de S. halepense y E. colonum, quienes a pesar de haberse iniciado en la cenosis por debajo de C. rotundus y R. exaltata,comenzaron a dominar muy rápidamente, de manera que 20 días posteriores a la siembra, al menos S. halepense dominaba sobre C. rotundus y R. exaltata; E. colonum desplaza a R. exaltata, especie que ve truncado su desarrollo competitivo frente a E. colonum, por la labor de manejo oportuna realizada. Por otra parte, A. dubius y una nueva especie como subordinada, Kalstroemia máxima, no llegan a progresar en el sistema, por cuanto las labores culturales se iniciaron justamente cuando ella comenzaba a tomar fuerza en el tratamiento.

Estas especies normalmente no juegan un papel importante, pues aparecen cuando ya otras con mayor dominancia han impuesto su competencia en el sistema “arvenses-cultivo económico”.

Figura 3. Comportamiento de las arvenses en el tratamiento 2

Un análisis general de la investigación, donde se evalúa el proceso competitivo entre las arvenses y el cultivo del maíz durante todo el ciclo; con labores de cultivo manual hasta la culminación del período crítico y desde el inicio de dicho período hasta culminar el ciclo, ofrece las siguientes consideraciones finales:

En el sistema aparecieron ocho familias y 15 especies, de las cuales solo tres son perennes y, aunque hubo un mayor número de especies dicotiledóneas (Tabla III), dominaron las monocotiledóneas C. rotundus y R. exaltata, atribuible esta dominancia a los precedentes culturales, probablemente una combinación de factores entre cultivos económicos, labores de manejo mecánico y químico, demostrándose, además, que la composición de la cenosis de las arvenses no se modifica significativamente a causa de las labores mecánicas de manejo, tampoco las labores culturales a inicio de la convivencia inter-específica “cultivo-arvenses” logran modificar la dominancia en la composición florística, atribuida a las labores agroquímicas precedentes, existiendo variabilidad en la posición de la dominancia entre las subordinadas, quizás debido a las características de las especies y probablemente también por incidencias alelopáticas.

Tabla III. Especies de arvenses detectadas en el experimento de maíz

En la investigación se puso en evidencia la necesidad de tener en cuenta los precedentes culturales y que, en este caso, supone la presencia de un daño residual de los herbicidas selectivos de elevada residualidad, utilizados en la superficie en estudio de forma periódica durante más de 15 años, que han favorecido la dominancia de las especies altamente agresivas al cultivo económico y de marcado efecto negativo al agroecosistema por su difícil manejo, dada su elevada plasticidad ecológica (16, 17) y que para cambiar estructuralmente esa composición de arvenses, se recomienda establecer sistemas rotacionales con cultivos como Glycine max, Canavalia ensiformis, Crotalaria juncea, entre otras leguminosas de alta conversión en corto tiempo y que rompan con la dominancia existente (9). Tales estudios deben ser complementados con investigaciones que incluyan las evaluaciones de organismos herbíboros y sus relaciones de convivencia con las arvenses.

REFERENCIAS