Introducción

En México se siembran anualmente 8.5 millones de hectáreas de maíz (Zea mays L.) y se producen alrededor de 22 millones de toneladas de grano; sin embargo, cada año se recurre a la importación de siete millones de toneladas de grano entero de maíz y de tres millones de toneladas de grano quebrado, que se explican, en parte, por el rendimiento promedio bajo que se obtiene, que es de 2.8 Mg ha^-1 (^{Turrent-Fernández, 2009}).

Una alternativa para elevar la producción de maíz en México es el uso de variedades mejoradas, entre las que se encuentran los híbridos (^{Ortiz-Cereceres et al., 2007}; ^{Espinosa-Calderón et al., 2009}), aunado al uso de prácticas y técnicas eficientes de cultivo; entre éstas últimas se reconoce que una adecuada fertilización puede incrementar la producción (^{Virgen-Vargas et al., 2010}; ^{Tadeo-Robledo et al., 2012}).

Con la clausura y cierre de Fertilizantes Mexicanos (FERTIMEX) y la constante importación de fertilizantes en México, los precios de éstos se han incrementado considerablemente, lo que hace prohibitivo el empleo de fertilizantes químicos para muchos productores (^{Irizar et al., 2003}). Con las limitaciones en el uso de fertilizantes inorgánicos, una alternativa a explorar es el uso de los biofertilizantes usados extensivamente a partir de 1999, por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), en maíz, trigo, sorgo, entre otros (^{Díaz-Franco et al., 2008}; ^{Grageda-Cabrera et al., 2012}).

Los biofertilizantes elaborados con hongos micorriza son productos benéficos que se asocian a las raíces de las plantas y favorecen su nutrición. Están presentes en todos los suelos agrícolas y su asociación con las plantas es benéfica tanto para la planta como para la micorriza debido al intercambio de sustancias nutritivas. La micorriza permite a la planta incrementar la exploración de la raíz con un aumento en la absorción y transporte de nutrientes como fósforo, nitrógeno, cobre, zinc y agua del suelo, proporcionándole mayores ventajas para su desarrollo y productividad. Estos biofertilizantes no contaminan ni causan daño al suelo, ni a la planta, incrementan el rendimiento de los cultivos a un bajo costo y permiten complementar el uso de fertilizantes químicos principalmente los nitrogenados y fosfatados (^{Irizar-Garza et al., 2003}; ^{Díaz et al., 2008}; ^{González-Camarillo et al., 2012}).

Con el fin de aportar elementos que apoyen el uso de los biofertilizantes en maíz en los Valles Altos de México (2200 a 2600 m), el objetivo de este trabajo fue determinar la respuesta en productividad de grano de cinco híbridos trilineales de maíz, cada uno en sus versiones androestéril y fértil, ante la aplicación de un biofertilizante a base de una micorriza arbuscular (Glomus intraradices), en comparación con un testigo sin aplicación de biofertilizante.

Materiales y Métodos

Los experimentos se establecieron en el ciclo primavera-verano 2012 en cuatro ambientes. Dos experimentos se realizaron en el Campo Experimental de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán (FESC-UNAM) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM campus Cuautitlán), ubicado a una altitud de 2252 m. Los otros dos experimentos se establecieron en el Campo Experimental Valle de México (CEVAMEX) del INIFAP, ubicado en Santa Lucía de Prías, Coatlinchán, Texcoco, Estado de México, a una altitud de 2240 m (^{García, 2004}). En cada una de las localidades los experimentos se establecieron con diferencia en las fechas de siembra.

En los cuatro experimentos se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. El análisis estadístico de los datos se efectuó en forma combinada, considerando los factores: ambientes (4), híbridos (5), versión androestéril/fértil (2), tratamientos con y sin biofertilizante (2), así como las interacciones entre estos factores. Cada unidad experimental consistió en un surco de 5 metros de largo por 0.8 de ancho. Los híbridos utilizados fueron H-47 AE (^{Espinosa-Calderón et al., 2010}; ^{Tadeo-Robledo et al., 2012}), desarrollados en el INIFAP en colaboración con investigadores de la UNAM; Tsíri PUMA, Tsíri PUMA 2, PUMA 1187 AEC1 y PUMA 1183 AEC2 (^{Tadeo-Robledo et al., 2010}; ^{Espinosa-Calderón et al., 2012}).

En los cuatro ambientes la preparación del terreno consistió de un barbecho, dos pasos de rastra, cruza y surcado a 80 cm. Se empleó la fórmula de fertilización 80-40-00, la cual se aplicó al surcar. Se utilizó urea como fuente de nitrógeno (46-00-00) en los cuatro ambientes, y fosfato diamónico como fuente de fósforo, este último se aplicó en la UNAM campus Cuautitlán, mientras que en Santa Lucía de Prías se aplicó superfosfato de calcio triple. Se consideró la aplicación del tratamiento fertilizante 80-40-00, en los cuatro ambientes, nivel bajo de fertilización, con referencia a 150-60-00, que es el que se emplea en el manejo del cultivo de maíz comercial en la zona. Se utilizó un biofertilizante producido y comercializado por el INIFAP, elaborado a base de una micorriza arbuscular (Glomus intraradices). La semilla necesaria para sembrar un surco de 5 m de largo se colocó en sobres, con un golpe de tres semillas cada 50. Esta semilla no estaba tratada con ningún tipo de agroquímico.

Las semillas de los tratamientos con biofertilizante se prepararon en el laboratorio del CEVAMEX. Se les aplicó miel como adherente para el producto comercial y agua, se mezclaron mecánicamente hasta tener una mezcla homogénea, y posteriormente se les agregó el biofertilizante a razón de 1 kg de micorriza por 40 kg de semilla. La proporción de concentración fue de 40 esporas por gramo, con 85% de colonización radical.

La cosecha en los cuatro experimentos, se realizó a fines de noviembre de 2012, en forma manual. Se cosecharon todas las mazorcas de la parcela, sanas y dañadas. Al final, se seleccionaron solamente las mazorcas que tenían más de 60% de grano comercial.

En una muestra representativa de cinco mazorcas por parcela se determinaron el porcentaje de humedad del grano, mediante un determinador de humedad electrónico Burrows^® modelo 700, así la relación grano/olote, que se obtuvo al dividir el peso del grano de cinco mazorcas recién cosechadas entre el peso del grano más olotes y el cociente se multiplicó por 100. Se tomaron al azar cinco mazorcas por parcela, a las cuales se les determinó longitud de la mazorca, número de hileras por mazorca y el número de granos por hilera.

El rendimiento de grano (kg ha^-1) al 14% de humedad, se calculó mediante la fórmula:

donde: PC = peso de campo del total de mazorcas cosechadas por parcela, expresado en kilogramos; % MS = porcentaje de materia seca, calculado con base en la muestra de grano de cinco mazorcas recién cosechadas; % G = porcentaje de grano, que es la relación peso de grano/peso de mazorca; FC = factor de conversión para obtener rendimiento de grano por ha^-1; se obtuvo al dividir 10 000 m² entre el tamaño de la parcela útil, que fue de 4 m², 8600 = es un valor constante que permite estimar el rendimiento de grano con un contenido de humedad del 14% humedad, utilizado en la semilla comercial.

Se analizaron los siguientes factores de variación: ambientes (A), con cuatro ambientes; genotipos (G), con cinco híbridos; versiones de los híbridos, con dos niveles: androestéril o fértil (AE); la aplicación de biofertilizante, con dos niveles: con aplicación o testigo sin aplicar (B), así como todas las interacciones: G×AE, G×B, A×G, A×AE, A×B, G×AE×B, A×G×AE, A×G×B, A×G×AE×B. Para la comparación de medias se aplicó la prueba de Tukey al 0.05 de probabilidad.

Resultados y Discusión

En rendimiento se detectaron diferencias altamente significativas debido a los diferentes ambientes e híbridos, pero no entre tratamientos con y sin biofertilizante, ni tampoco entre versiones de los híbridos, androestériles y fértiles. Para esta misma variable, ninguna de las interacciones mostró diferencias significativas. Entre ambientes hubo diferencias altamente significativas para número de días a floración masculina y femenina, altura de planta y de mazorca, longitud de mazorca, número de hileras por mazorca, número de granos por hilera y número de granos por mazorca (Cuadro 1). Entre los híbridos, hubo diferencias significativas para días a floración masculina y femenina, altura de planta y de mazorca, hileras por mazorca y granos por mazorca; sin embargo, no se detectaron diferencias para longitud de mazorca y granos por hilera (Cuadro 2). La media de rendimiento fue de 8294 kg ha^-1 y el coeficiente de variación (CV) fue de 17.8%. Entre las versiones androestériles y fértiles de los híbridos se detectaron diferencias altamente significativas para días a floración masculina, pero si se detectaron diferencias significativas (P < 0.05) para altura de planta. Para las otras variables medidas no se detectaron diferencias significativas.

F1 = fecha de siembra en primera quincena de mayo; F2 = fecha de siembra en la segunda quincena de mayo. ^† Medias con igual letra en la misma columna no son estadísticamente diferentes (Tukey P = 0.05); DHS = Diferencia Honesta Significativa.

Cuadro 1: Comparación de medias de variables de respuesta del maíz entre cuatro ambientes de evaluación considerando el promedio de cinco híbridos en sus versiones fértiles y androestériles con y sin aplicación de biofertilizante. Primavera-verano, 2012. 

^† Medias con igual letra en la misma columna no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05); DHS = Diferencia Honesta Significativa.

Cuadro 2: Comparación de medias para diferentes variables entre cinco híbridos de maíz en sus versiones fértiles y androestériles considerando el promedio de la aplicación y no aplicación de biofertilizante evaluados en cuatro ambientes. Primavera-verano, 2012. 

En la comparación de medias para rendimiento entre ambientes, hubo cuatro grupos de significancia (Cuadro 1), los promedios del rendimiento de los ambientes fueron diferentes entre sí. El rendimiento mayor (9939 kg ha^-1) se obtuvo en los terrenos de la FESC-UNAM campus Cuautitlán en la segunda fecha de siembra (primera quincena de mayo). La segunda fecha de siembra presentó rendimientos mayores con respecto a la primera en las dos localidades, lo cual se debe al estrés en las plantas por falta de humedad (sequía) en la primera fecha de siembra, lo cual no ocurrió en los experimentos sembrados en la segunda fecha, coincidiendo estos resultados con los reportados por ^{Tadeo-Robledo et al. (2014)}.

La comparación de medias entre los híbridos evaluados indicó que el rendimiento más alto correspondió a Tsíri PUMA, con 9557 kg ha^-1, diferente estadísticamente al de los híbridos H-47 AE y Tsíri PUMA 2, que rindieron 8692 kg ha^-1 y 8687 kg ha^‑1, respectivamente (Cuadro 2). Lo anterior indica que la conformación genética por el origen de los progenitores y los híbridos poseen productividad diferente. El híbrido Tsíri PUMA se desarrolló en el programa de mejoramiento genético de la FESC-UNAM y recientemente fue inscrito en el Catálogo Nacional de Variedades Vegetales (CNVV), con el número de registro MAZ-1571-290514 (^{Tadeo-Robledo et al., 2014}). Este híbrido es resultado de trabajos con el esquema de androesterilidad que se realiza desde 1992 con investigadores de la UNAM campus Cuautitlán, (^{Tadeo-Robledo et al., 2010}; ^{Tadeo-Robledo et al., 2014}).

El rendimiento superior del híbrido H-47 AE confirma resultados de trabajos anteriores, lo que perfila a este híbrido para su uso comercial, inscrito también ante el CNVV, con el número 3151-MAZ‑1656-300615/C, con lo cual se promueve su siembra extensiva en los Valles Altos. Este material se obtuvo paralelamente al híbrido H-51 AE, el cual se liberó recientemente por el CEVAMEX-INIFAP (^{Tadeo-Robledo et al., 2013}), lo que también confirma resultados previos reportados para el H-47 (^{Espinosa-Calderón et al., 2010}).

La comparación de medias para el rendimiento entre las versiones androestériles y fértiles de los genotipos mostró que los valores de la producción de grano, en promedio de híbridos, fueron similares entre la versión androestéril y la versión fértil (Cuadro 3). El resultado anterior contrasta con el de otros trabajos similares, donde se encontró que las versiones androestériles mostraron rendimientos estadísticamente superiores a los de las versiones fértiles (^{Martínez-Lazaro et al., 2005}; ^{Tadeo-Robledo et al., 2007}). Por otra parte, el rendimiento similar entre las dos versiones confirma que los materiales son isogénicos y que la diferencia entre ambos fue la presencia o ausencia de polen en las espigas.

^† Medias con igual letra en la misma columna no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05; DHS = Diferencia Honesta Significativa.

Cuadro 3: Comparación de medias entre las versiones fértiles y androestériles de cinco híbridos con y sin aplicación de biofertilizante, evaluados en cuatro ambientes para diferentes variables. Primavera-verano, 2012. 

La comparación de medias entre versiones, para las demás variables evaluadas, indicó que no hubo diferencias significativas para floración femenina, altura de mazorca, longitud de mazorca, granos por hilera y granos por mazorca; este resultado se atribuye a que las versiones son isogénicas, es decir, son genéticamente similares, excepto para los genes génico-citoplásmicos relacionados con la esterilidad masculina tipo C, que causan que en la versión androestéril no haya producción de polen, mientras que en la fértil sí (^{Tadeo-Robledo et al., 2007}; ^{Tadeo-Robledo et al., 2010}; ^{Tadeo-Robledo et al., 2012}; ^{Tadeo-Robledo et al., 2013}). Por otro lado, en otras variables como floración masculina, altura de planta e hileras por mazorca, aún cuando hubo diferencias, estas no fueron suficientes para afectar de manera significativa el rendimiento entre las versiones.

La comparación de medias de mayor trascendencia en este trabajo de investigación, por ser la parte medular de los objetivos y la hipótesis propuestos, es la respuesta del rendimiento de grano de los híbridos evaluados a la aplicación de biofertilizante cada uno en versión androestéril y fértil, comparados con el testigo sin aplicación de biofertilizante. En el Cuadro 4, se observa que entre ambos tratamientos hubo rendimientos de grano estadísticamente similares, donde el rendimiento del tratamiento con biofertilizantes fue de 8310 kg ha^‑1, y el del tratamiento sin biofertilizante de 8279 kg ha^-1, resultados similares a los reportados en otros estudios (^{Uribe-Valle y Dzib-Echeverría, 2006}; ^{Sánchez de la Cruz et al., 2008}). Los rendimientos similares de los tratamientos con y sin aplicación de biofertilizante, posiblemente fueron influenciados por la fertilización química que se aplicó previa a la siembra. Esta ausencia de respuesta al biofertilizante en tales condiciones se reportó previamente por ^{Díaz-Franco (2008)} y ^{Sánchez de la Cruz et al. (2008)}, pero es contraria a los resultados del estudio de Cruz-Chávez (2007), quien encontró incrementos hasta de 21% en rendimiento en parcelas tratadas con Glomus intraradices. Asimismo, los resultados obtenidos en este trabajo no coinciden con los de ^{Grageda-Cabrera et al. (2012)}, quienes encontraron un incremento superior a 11% en comparación con el testigo, en el rendimiento de grano de maíz con la biofertilización de A. brasilense y Glomus intraradices.

^† Medias con igual letra en la misma columna no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05); DHS = Diferencia Honesta Significativa.

Cuadro 4: Comparación de medias de rendimiento y otras variables entre tratamientos con y sin aplicación de biofertilizante, considerando el promedio de cinco híbridos en sus versiones fértiles y androestériles evaluados en cuatro ambientes. Primavera-verano, 2012. 

En la comparación de medias entre tratamientos con y sin biofertilizante para las demás variables evaluadas, no hubo diferencias significativas para ninguna de ellas (Cuadro 4). En todos los casos, la expresión de las variables en los tratamientos con y sin aplicación de biofertilizante fue similar, lo que ya se había detectado en trabajos previos realizados en la FESC-UNAM, acorde con ello, se obtuvieron resultados similares al aplicar o no aplicar biofertilizante. Sin embargo, es recomendable aplicar biofertilizante en otras condiciones, por ejemplo, haciendo combinaciones de biofertilizantes que tengan un efecto en los materiales (^{Uribe-Valle y Dzib-Echeverría, 2006}), o aplicar biofertilizante y sembrar la semilla sin aplicar fertilizantes químicos, para que el biofertilizante ayude a aprovechar los nutrimentos cuando es limitada su presencia. En este trabajo en los cuatro ambientes de evaluación, se aplicó una dosis baja de fertilizante químico, pero en trabajos futuros pueden incluirse tratamientos sin fertilizante y combinaciones de niveles de fertilizante con aplicación de biofertilizantes, para definir con precisión el efecto probable en estas condiciones, como lo reporta ^{González-Camarillo et al. (2012)}, quien encontró incrementos en rendimiento con niveles de fertilización de 90-60-00 y aplicación de biofertilizante.

Los resultados de este trabajo para los tratamientos con y sin biofertilizante también contrastan con los de ^{Grageda-Cabrera et al. (2012)}, quien reportó rendimientos de maíz de 10 069 kg ha^-1 en parcelas biofertilizadas con micorriza, y de 9336 kg ha^-1 en el tratamiento testigo, lo que significó una diferencia del 8%. Por su parte ^{González-Camarillo et al. (2012)}, en dos parcelas de validación con el híbrido de maíz H-565 y la dosis de fertilización de 90-60-00 aplicada al testigo y a parcelas tratadas con micorriza INIFAP, reportó un rendimiento promedio de 6900 kg ha^-1 para el testigo y de 7700 kg ha^-1 para el tratamiento con micorriza; esta diferencia representa 11% más de rendimiento utilizando micorriza INIFAP. Estos resultados indican la conveniencia de verificar en ciclos siguientes los resultados de los maíces androestériles y fértiles, con un manejo de fechas de siembra diferentes donde pudiera expresarse el efecto de Glomus intraradices, pero sobre todo para tener mayor información de la respuesta a este biofertilizante del INIFAP.

Conclusiones

La aplicación de micorriza a la semilla de maíz no propició un efecto significativo en el rendimiento promedio de los genotipos (9039 kg ha^-1), pues éste resultó similar estadísticamente al rendimiento del testigo al que no se le aplicó micorriza (8919 kg ha^‑1). Por otro lado, el híbrido que expresó el rendimiento mayor fue Tsíri PUMA, con 9557 kg ha^-1, el cual fue diferente estadísticamente al resto de los híbridos. El rendimiento promedio de la versión androestéril de los híbridos (8447 kg ha^-1) fue estadísticamente igual al de la versión fértil de los mismos (8142 kg ha^-1), aunque superior numéricamente en 300 kg ha^-1. Finalmente, el mejor ambiente de evaluación fue la segunda fecha de siembra en la FESC-UNAM, campus Cuautitlán.