Introducción

El grano de maíz es alimento ideal para el consumo directo o indirecto de la población, y el forraje se utiliza para alimentar al ganado, tiene el más alto valor comparado con otros cereales, por lo que se denomina el rey de los granos (^{Zaremanesh et al., 2017}). Es el cereal de mayor consumo de los mexicanos (297 kg per cápita). El país enfrenta un déficit aproximado de 8.3 millones de Mg año^-1, que se satisface con la importación, la cual está aumentando de manera significativa (^{FIRA, 2015}). En Sinaloa, Jalisco y Edo. de México, se utiliza mejor tecnología para obtener máximos rendimientos; sin embargo, en estados más pobres como Guerrero, la mayoría de los productores siembran en temporal y destinan más de 60% de la producción para autoconsumo (^{SAGARPA, 2011}), con rendimiento cercano a 2.8 Mg ha^-1 (^{SIAP, 2016}), el cual es afectado por factores bióticos, abióticos y de manejo agronómico. Por lo anterior, es importante aprovechar más eficientemente todos los recursos disponibles que influyen en el alto rendimiento, incluyendo la selección del material genético (híbrido) y la fertilización (^{Maciel et al., 2018}).

El éxito del cultivo depende de la calidad y cantidad de la semilla sembrada, así como del tipo de suelo, clima y manejo del cultivo desde la siembra hasta la cosecha. Los genotipos mejorados presentan características sobresalientes en cantidad y calidad de grano, vigor de la planta, tolerancia a estrés abiótico, a plagas, enfermedades y alto rendimiento. No obstante, es necesario investigar en condiciones edafoclimáticas de trópico seco, el manejo agronómico más apropiado, fertilización química sola o combinada con la biológica, porque es factor determinante para incrementar el rendimiento de grano y forraje de maíz, cuando se suministra en forma suficiente, equilibrada y oportuna para que esté disponible especialmente en la fase fisiológica de floración, que es cuando se define la productividad del cultivo (^{Borrás y Otegui, 2001}).

Al respecto, ^{Peng et al. (2013)} señalaron que el nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y azufre se requieren en grandes cantidades, porque constituyen del 0.2 al 0.4% del peso de la biomasa seca de la planta, y no siempre se encuentran en cantidades suficientes en el suelo para el desarrollo óptimo y producción del cultivo, por lo que se deben compensar estas deficiencias a través de la fertilización orgánica o química.

Se ha demostrado, en muchas regiones del mundo, que el nitrógeno es el nutriente esencial para aumentar el rendimiento de cereales básicos como el maíz, trigo y arroz (^{INTAGRI, 2017}); porque cuando se encuentra disponible en el suelo, las plantas crecen rápido y acumulan más proteína en el grano (^{El-Zemrany et al. 2006}); además, se incrementa el rendimiento y calidad del forraje (^{Sharma, 2002}). Sin embargo, el uso intensivo e irracional de agroquímicos puede provocar daños colaterales de contaminación ambiental, riesgo para la salud, degradación del suelo e incremento de los costos de producción (^{Aazadi et al., 2014}), por lo que hoy en día se impulsa con vigor el uso de biofertilizantes para conservar el equilibrio ecológico en los suelos, mejorar el desarrollo de los cultivos (^{Tognetti et al., 2005}) y fortalecer la producción agrícola sostenible (^{Alimadadi et al., 2010}).

Los biofertilizantes contienen microorganismos fijadores de nitrógeno, fitopromotores, bacterias solubilizadoras de fosfato, promotores del crecimiento vegetal, rizobacterias, etc., incluyendo el hongo micorrízico Glomus intraradices Schenck y Smith, y la bacteria fijadora de nitrógeno Azospirillum brasilense Tarrand, que destacan entre los más estudiados y utilizados comercialmente en el mundo. Las especies del género Azospirillum favorecen el desarrollo de la raíz, el peso de brotes y el rendimiento de grano de maíz.

El presente trabajo se realizó con el objetivo de evaluar el efecto de la fertilización química con NPK sola y en combinación con biofertilizantes (Glomus intraradices + Azospirrillum brasilense), sobre el crecimiento, desarrollo, rendimiento de grano y forraje, así como la rentabilidad de tres híbridos mejorados de maíz, recomendados técnicamente para sembrarse comercialmente en la época de temporal y en condiciones edafoclimáticas del trópico seco (clima cálido subhúmedo).

Materiales y métodos

El experimento se estableció en el campo experimental del Colegio Superior Agropecuario del Estado de Guerrero (CSAEGro), ubicado en Cocula, Guerrero, México, a 18° 15’ 52” N y 99° 38’ 52’’ O, con clima AW (W)( i’) g, o sea cálido y seco, con temperatura promedio anual de 28 a 32 C, precipitación de 767 mm y altitud de 640 m (^{García, 2005}; ^{Díaz et al., 2018}). En suelo plano, tipo vertisol, de textura arcillosa, con pH de 7.5 a 7.8, pobre en materia orgánica y nitrógeno total, alto en fósforo y medio en potasio.

Se evaluaron seis tratamientos consistentes en tres híbridos y dos niveles de fertilización: T1 = P4082W + fertilización química (FQ), T2 = H565 + FQ, T3 = DK357 + FQ, T4 = P4082W +FQ + Fertilización biológica (FB), T5 = H565 + FQ + FB y T6 = DK357 + FQ + FB, mediante un experimento factorial en arreglo de parcelas divididas; con tres repeticiones. La unidad experimental fue de 11 surcos con separación de 0.80 m y longitud de 10 m (88 m²). La parcela útil fue el surco central (8 m²). Se preparó el terreno mediante barbecho, rastreo y surcado. En los tratamientos T4, T5 y T6, se inoculó el biofertilizante Fito-Fértil (Glomus intraradices + Azospirillum brasilense), en dosis de 1 kg 20 kg^-1 de semilla y 100 mL kg^-1, de adherente. Se sembró manual a chorrillo sobre el talud del surco, a 3 cm de profundidad. Se hizo el aclareo a los 25 días después de la siembra (dds) dejando 7 plantas m^-1 lineal (80 000 pl ha^-1). Se utilizó la dosis de fertilización 120N-80P-80K (^{Gómez, 2016}), aplicado en banda de manera fraccionada; la mitad de N y todo el P y K se incorporaron a 26 dds; la otra mitad de nitrógeno, a 48 dds. Se aplicaron los insecticidas terbufos, clorpirifos (15 dds), spinetoram (30 dds) en las dosis recomendadas comercialmente, y los herbicida atrazina (en preemergencia) y paraquat (postemergencia) a dosis de 2 L ha^-1.

Se cortó el forraje zacateado en uno de los surcos centrales de la unidad experimental, a 130 dds, antes de la cosecha de grano; se secó al sol por 3 semanas y se pesó. Asimismo, en un segundo surco, a 20 días después de la cosecha de grano, se cortaron todas las plantas en el cuello, se secaron al sol por 15 días, se molieron en molino de martillo (50-60 HP) y se pesó el material obtenido. En el tercer surco se cosechó la mazorca, a 140 dds. Se midieron altura de la planta (m), número de hojas planta^-1 y de mazorcas surco^-1, peso de mazorcas con y sin brácteas (kg), longitud y diámetro de la mazorca (cm), rendimientos de forraje zacateado, forraje molido (kg) y grano (13% de humedad, en Mg ha^-1).

Se analizaron los datos mediante un análisis de varianza y una comparación múltiple de medias (Tukey, α = 0.05) con el programa Statystical Analysis System (^{SAS Institute, 2018}). Para determinar la rentabilidad se utilizaron las expresiones algebraicas siguientes, basados en la teoría económica (^{Krugman y Wells, 2006}; ^{Samuelson y Nordhaus, 2009}): Costo total (CT). Se obtuvo de sumar los costos fijos (CF) más costos variables (CV) (CT = CF+CV). Ingreso total (IT). Se calculó el ingreso obtenido por la venta de la producción de fruto fresco, empleando la fórmula: IT = Py Y, donde: Py = Precio del producto, Y = Producción por hectárea. Ingreso neto (IN). Resultó de restarle el ingreso total al costo total (IN = IT - CT). Ganancia por peso invertido (GPI). Se obtuvo dividiendo el ingreso neto entre el costo total (GPI = IN CT-1).

Resultados y discusión

Se encontraron más variables con diferencias estadísticas significativas por efecto del genotipo (híbrido) que por el tipo de fertilización y estos factores no presentaron efecto de interacción en ninguna de ellas (P = 0.6249, P = 0.2697, P = 0.9702, P = 0.9289, P = 0.2037, P = 0.9527, P = 0.1820 y P = 0.9514, respectivamente).

Altura de la planta. Se encontró que el hibrido DK357 obtuvo la mayor altura (3.35 m), superando en 16.42% a H565 que obtuvo 2.8 m (Cuadro 1). Por otra parte, la fertilización química + biofertilizantes promovió la mayor altura de las plantas (3.2 m); mientras que, en las plantas tratadas solo con fertilizantes químicos, se obtuvieron 2.88 m de altura (Cuadro 1). Estos resultados indican que, en las condiciones edafoclimáticas de la zona de estudio, el híbrido DK357 posee el mayor potencial de crecimiento en comparación con P4082W y H565; por otra parte, también se determinó que, la fertilización química + biológica, favoreció la mayor altura en comparación con la fertilización inorgánica sola. Se explica este efecto favorable porque las micorrizas promueven el desarrollo del sistema radical, así como la absorción de agua y nutrimentos (^{Basaglia et al., 2003}), mejorando el crecimiento y desarrollo de la planta; Azospirillum brasilense mejora la capacidad de la planta para utilizar los fertilizantes nitrogenados; además, Xiu (2014 ) mencionó que la micorriza es capaz de producir sustancias que estimulan el crecimiento de las plantas; también ^{Biari et al. (2008)} encontraron que la altura de la planta de maíz se incrementó a partir de 45 días después de la inoculación (ddi) de Azospirillum sp. y Azotobacter sp.; mientras que Xiu (2014¹) reportó que el maíz VS-536 inoculado con micorrizas y fertilizado con 50 o 100% del tratamiento químico, no presentó diferencias estadísticas en la altura.

Número de hojas planta^-1. Destacó el híbrido DK357 con la mayor producción de hojas (14.33), y superó en 13% al promedio de 12.67 registrado en H565 (Cuadro 1). Aunque en el factor fertilización no se obtuvieron diferencias significativas (P = 0.0520) (Cuadro 1), se observó que las plantas tratadas con fertilización química + biológica, obtuvieron el mayor valor promedio (Cuadro 1). Al respecto, ^{Gholami et al. (2009)} mencionaron que la inoculación de Azospirillum en plantas de maíz, incrementó el índice de área foliar; por otra parte, Xiu (2014¹) descubrió que plantas de maíz VS-536 tratadas con fertilizantes químicos, produjeron más hojas en comparación con las que recibieron sólo 50% fertilizantes químicos + micorrizas.

Peso de mazorcas con brácteas. Varió significativamente según el genotipo (P = 0.0266), porque las mazorcas de P4082W pesaron 16.54% más que las producidas por H565 (Cuadro 1). Aunque la fertilización no influyó en esta variable, se obtuvo un promedio ligeramente mayor con la fertilización química + biológica (Cuadro 1); esta tendencia positiva, probablemente se explica porque las micorrizas promueven el desarrollo del sistema radical que es más eficiente en la absorción de agua y nutrimentos y en consecuencia, se incrementa el desarrollo de las plantas y la producción de mazorcas (^{Bashan et al., 2012}).

Peso de mazorcas sin brácteas. En esta variable no existió diferencia estadística, sin embargo, se manifestó una tendencia similar a la característica anterior, porque las mazorcas del hibrido P4082W pesaron 9.89 kg, promedio 17.49% mayor que 8.2 kg obtenido con H565 (Cuadro 1); por otra parte, se determinó que la fertilización no influyó significativamente en esta variable (P = 0.1127); sin embargo, fue mayor el promedio obtenido con la fertilización química + biológica (Cuadro 1).

Longitud de la mazorca. Esta característica no exhibió diferencias estadísticas, no obstante las plantas del híbrido DK357 desarrollaron mazorcas de 16.8 cm, que es el mayor promedio, en comparación con 15.3 cm del P4082W (Cuadro 1). La fertilización no provocó efecto significativo (P = 0.0808), a pesar de que con fertilización química + biológica, se produjeron mazorcas de 16.4 cm de longitud, contra 15.5 cm de la fertilización química (Cuadro 1); tales resultados podrían atribuirse a la mayor disponibilidad y suministro de nutrientes que pudo tener el cultivo, lo que provocó aumento en la longitud de la mazorca y mejoró la transferencia de asimilados (^{Anees et al., 2016}).

Rendimiento de forraje molido seco. En este experimento se encontró que el rendimiento de forraje molido seco no registró diferencias significativas, a pesar de eso las plantas del híbrido DK357 presentaron el mayor rendimiento de forraje, que fue de 20.66 Mg ha^-1 (Cuadro 1). La fertilización no influyó significativamente en el rendimiento de forraje molido seco (P = 0.5516), pero las plantas con fertilización química presentaron un promedio superior al obtenido con fertilización química + biológica; resultados que difieren con lo reportado por ^{Farnia y Torkaman (2015)}, quienes concluyeron que el rendimiento de biomasa de maíz, se incrementa con la aplicación de biofertilizantes. ^{Cusicanqui y Lauer (1999)} mencionaron que el rendimiento de forraje en maíz, depende de los genotipos y densidad de población; aunque al aumentar ésta disminuyen la digestibilidad y la cantidad de proteína.

Rendimiento de grano. Se encontró que el rendimiento más alto fue de 14.13 Mg ha^-1 con el híbrido DK357, el cual fue mayor que el promedio de 11.92 Mg ha^-1 obtenido con H565 (Figura 1). Por otra parte, se determinó que el factor fertilización también influyó significativamente en el comportamiento de esta variable (P = 0.0229), porque en las plantas con fertilización química más biofertilizante, se obtuvo el máximo rendimiento, de 13.8 Mg ha^-1 (Figura1). Por último, la interacción del factor genotipo × fertilización, no afectó el rendimiento de grano. ^{Farnia y Torkaman (2015)} mencionaron que la fertilización con N y P + biológica, aumentan el rendimiento del maíz. El comportamiento del rendimiento puede variar en función del genotipo, temperatura, precipitación, propiedades físico-químicas del suelo y el manejo agronómico (^{García-Olivares et al., 2007}), quienes determinaron que el rendimiento de maíz puede variar dependiendo del genotipo utilizado; reportando que con Asgrow-Tigre, Dekalb-2003 y Garst-8222 se obtuvieron incrementos de 0.3, 1.3 y 0.3 Mg ha^‑1, respectivamente. La inoculación de la semilla, con A. brasilense y Glomus spp. puede aumentar el rendimiento de maíces criollos e híbridos (^{Aguilar-Carpio et al., 2015}). Asimismo, la aplicación de Glomus mosseae ayuda a la nutrición de las plantas y la solubilización de nutrientes, especialmente de fósforo para ser aprovechado por las raíces (^{Faboodi et al., 2011}). También el uso de Glomus intraradices mejoró el contenido de N, P, K, Zn, Mn y Mg en maíz, y en trigo, soya, cebolla, chile y trébol rojo (^{Faboodi et al., 2011}). En maíz se encontró que la inoculación de Glomus mosseae mejoró la absorción de nitrógeno y fósforo, con y sin la fertilización con P; no obstante, en el suelo con menor contenido de este último elemento, las plantas de maíz inoculadas acumularon mayor cantidad de materia seca (^{Asmah, 1995}). Además, ^{Faboodi et al. (2011)} determinaron que el rendimiento de maíz fue más alto, con la aplicación de micorriza y 150 kg de P ha^-1.

Figura 1: Efecto de los factores genotipo y fertilización sobre el rendimiento de grano en el cultivo de maíz. Los valores promedios en las barras con letras iguales no son estadísticamente diferentes (Tukey α = 0.05). DSH = Diferencia significativa honesta de Tukey. 

Figure 1: Effect of genotype and fertilization factors on grain yield in corn cultivation. The average values on the bars with equal letters are not statistically different (Tukey α = 0.05). DSH = Tukey´s Honest significant difference. 

Análisis económico para producción de grano y forraje zacateado. Se encontró que todos los tratamientos en estudio son rentables (Cuadro 2); no obstante, se determinó que el tratamiento 6 (DK357 con fertilización química y biológica) obtuvo la mayor ganancia por peso invertido -GPI- ($1.99) mientras que la menor fue $1.32 y se encontró en donde se utilizó el genotipo H565 con solo fertilización química. Las actividades que generaron mayores costos fueron la fertilización, cosecha y comercialización del producto, representando 15.20, 42.55 y 42.25%, respectivamente, de los gastos totales.

Análisis económico para producción de forraje molido seco. Los resultados obtenidos en este análisis indican que todos los tratamientos son rentables y, de igual manera que en el análisis anterior, el tratamiento 6 (DK357 con fertilización inorgánica + biológica) fue el que obtuvo la mayor rentabilidad, con un costo total de $25 310.00 y ganancia por peso invertido (GPI) de $1.61. Mientras que los tratamientos 5 (H565 con fertilización química + biológica) y 2 (H565 con fertilización química) fueron los menos rentables (Cuadro 2). Las actividades que implicaron los mayores costos fueron la fertilización, cosecha y comercialización.

Análisis económico para producción de grano. En este estudio se encontró que todos los tratamientos evaluados para la producción de grano, son rentables, porque la GPI que obtuvieron fluctuó desde $2.00 (H565 con fertilización química) hasta $2.91 (DK357 con fertilización biológica + química) (Cuadro 2). Los resultados obtenidos en el análisis económico para producción de grano demuestran las ventajas de aplicar fertilizantes biológicos y químicos combinados para incrementar la productividad en el cultivo de maíz.

Comparación de la rentabilidad de los tres sistemas de producción de maíz. Se encontró que los tres sistemas de producción agrícola son rentables. Sin embargo, en el cultivo de maíz para producción de grano, se obtuvieron $2.47 de GPI, que fue la mayor rentabilidad de los tres sistemas de producción, porque se realizó menor inversión en las actividades de cosecha y trilla mecanizada. En segundo lugar, se encuentra la producción de grano y forraje zacateado, con $1.67, debido a que la cosecha manual y el desgrane semimecanizado incrementaron los costos. Por último, se ubicó la producción de forraje seco molido, con $1.22, porque el proceso de molienda fue la actividad más costosa, y por lo tanto se obtuvo la menor utilidad.

Conclusiones

El híbrido DK357 registró la mayor altura, número de hojas, peso del grano, longitud de la mazorca; rendimientos de forraje seco molido y de grano ha^-1. El genotipo P4082W únicamente generó el mayor peso de mazorcas con y sin brácteas. El material DK357 presentó el mayor rendimiento de grano y forraje tanto zacateado como molido seco. La fertilización química aplicada sola favoreció al rendimiento de forraje zacateado. La fertilización química + biológica promovió más rendimiento de grano que cuando se utilizó en forma individual. La interacción entre las fertilizaciones química y química + biológica, con los híbridos, no influyó en las variables estudiadas. Todos los híbridos manejados con fertilización química y química+biológica fueron rentables para producción de forraje zacateado+grano, rendimiento, y forraje seco molido.