Introducción

En América Latina los maíces (Zea mays L.) de granos blancos y amarillos se usan principalmente en la elaboración de tortillas y en la alimentación animal. El maíz forrajero es la principal fuente en el centro de México (^{Antolín et al., 2009}), y su ensilado es el más utilizado en las principales cuencas lecheras por su alto valor energético y elevada producción de materia verde y/o seca (MV y MS), lo cual incrementa las ganancias por su explotación (^{Peña et al., 2010}). En México se siembran con maíz forrajero 137 432 ha en riego y 440 382 ha en temporal, con rendimientos de 33.6 a 47.7 y de 17.4 a 20.7 t ha^-1 de MV, respectivamente (^{SAGARPA, 2014}); otros rendimientos en riego varían de 70 a 95 t ha^-1 de MV, y más de 20.0 t ha^-1 de MS (^{Núñez et al., 1999}; ^{Peña et al., 2008}; ^{Castillo et al., 2009}). Entre 1980 y 2010 el crecimiento en la producción de forraje, leche y carne de res fue de 61.2, 43.8 y 40%, respectivamente, pero los dos últimos están por debajo del incremento de la población mexicana (45.6%; ^{Brambila-Paz et al., 2014}). La tasa media de crecimiento anual de maíz forrajero en 2012 y 2013 fue de 4.3 y 8.4, respectivamente. En el Estado de México se cosechan 26 187 ha y se obtienen 44.4 t ha^-1 de MV (^{SAGARPA, 2014}).

Los maíces nativos ocupan de 70 a 80% de la superficie cultivada en México. En los Valles Altos de la Meseta Central, conformada por los estados de Hidalgo, Puebla, Tlaxcala, y Estado de México se siembran 3.5 millones de ha con las razas Arrocillo Amarillo, Palomero Toluqueño, Cacahuacintle, Cónico y Chalqueño; las dos últimas se explotan ampliamente. Los agricultores mexicanos han incrementado la producción de MV o MS, así como el rendimiento de grano y otras variables agronómicas en sus criollos por medio de la selección masal visual y con la aplicación de paquetes tecnológicos que ellos han generado (^{Wellhausen et al., 1951}; ^{González et al., 2008}; ^{Rocandio-Rodriguez et al., 2014}). En el Estado de México se siembran 573 000 ha de maíz para grano; la principal zona productora es el Valle Toluca-Atlacomulco con casi 250 000 ha. Las razas que predominan son Cacahuacintle, Cónico y Chalqueño usadas para la producción de elote, grano y forraje; sus rendimientos en la segunda modalidad varían de 4 a 11.36 t ha^-1 (^{González et al., 2006}; ^{González et al., 2008}; ^{Reynoso et al., 2014}, ^{Rodríguez et al., 2015}).

El mejoramiento genético que se ha realizado en la Meseta Central de México se ha enfocado principalmente a la obtención de cultivares de mayor producción de grano pero se han descuidado sus atributos de calidad y sus propiedades forrajeras. Los criollos se siembran con doble propósito y su rastrojo es un subproducto importante para la alimentación de varias especies en unidades de producción campesina bajo condiciones de secano, por lo que debería darse especial atención a la generación de nuevos materiales con características deseables para la producción de leche y carne (^{Muñoz-Tlahuiz et al., 2013}; ^{Peña et al., 2012}). Así, el objetivo principal del presente estudio fue evaluar criollos e híbridos para identificar una fracción forrajera sobresaliente que permite su recomendación en siembra comercial, para mejoramiento genético y para aplicar, validar o generar tecnología agropecuaria.

Materiales y métodos

En el ciclo agrícola primavera-verano de 2013 se establecieron cuatro experimentos en Metepec, El Cerrillo Piedras Blancas, Mina México y Tiacaque (Municipios de Metepec, Toluca, Almoloya de Juárez y Jocotitlán), localizadas en el Valle Toluca-Atlacomulco, Estado de México, México; éstas presentan diferencias en ubicación geográfica, precipitación, clima, pH, materia orgánica y tipo de suelo (Cuadro 1).

Cuadro 1 Características de las localidades. 

Fuente: ^{CONAGUA (2013)}.

Se utilizaron 10 híbridos y 19 variedades. Los primeros son explotados para la producción de grano o con doble propósito; cuatro son amarillos y seis blancos. La colecta de las variedades se hizo en Metepec, Santiago Tianguistenco, Zinacantepec, Toluca, Almoloya de Juárez, Ixtlahuaca, Jiquipilco, Temoaya y San Felipe del Progreso; según el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) 10 cultivares amarillos pertenecen a la raza Cónico, y de las otras nueve de grano blanco, cinco son Cónico, dos Cónico-Chalqueño y dos Cacahuacintle (Cuadro 2).

Cuadro 2 Material genético evaluado. 

*INIFAP Valle de México.

Los 29 cultivares se evaluaron en campo en un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones por localidad. La parcela constó de tres surcos de 7 m de longitud y 0.80 m de ancho (16.8 m²⁾; la hilera central fue la parcela útil (5.6 m²⁾. La siembra manual se realizó el 11, 18, 23 y 30 de abril en El Cerrillo Piedras Blancas, Mina México, Metepec y Tiacaque, respectivamente; se aplicó un riego 4-5 días después de la siembra, excepto en la tercera localidad. En cada hilera fueron depositadas tres semillas por mata cada 30 cm, dejando dos plantas cuando el cultivo tenía 20 cm (83 333 plantas ha^-1). La preparación del suelo consistió en barbecho, cruza y rastra. Se fertilizó con 150N-90P-50K: se aplicó la tercera parte del nitrógeno, todo el fósforo y el potasio al surcar y el resto en la segunda escarda. El control de maleza se hizo con cultivadora y 1.5 Lha^-1 de atrazina+s-metolaclor en posemergencia temprana al cultivo, mezclado en 200 L de agua. El frailecillo (Macrodactillus spp.) fue controlado con 1.5 L ha^-1 de malatión. El material genético se cosechó cuando el grano estaba masoso.

Se registró floración masculina (FM, días transcurridos desde la siembra hasta que 50% de las plantas derramaron polen), altura de planta (AP, medida desde la superficie del suelo hasta la lígula de inserción de la hoja bandera), número de hojas (NH), diámetro de tallo (DT, se midió en cm dos entrenudos abajo del elote), acame (Ac, porcentaje de plantas con inclinación mayor a 45°). AP, NH, DT y AC se determinaron con ocho datos. Las plantas con elote en una línea de 3 m se emplearon para determinar las materias verde total (MVT, t ha^-1) y de elote con brácteas (MVE, t ha^-1); el peso fresco de tallos y hojas también se calculó (MVTH, t ha^-1); de la MVE y la MVTH se tomó 10% para secarla en una estufa a 60 °C y con humedad constante se obtuvo su materia seca (MSE y MSTH, t ha^-1). Con MSE y MSTH se determinó materia seca total (MST, t ha^-1).

Se generó un análisis de varianza combinado (Anacom). Las medias de localidades y de cultivares se compararon con la prueba de Tukey (p< 0.01) y las salidas se obtuvieron con el Sistema para Análisis Estadístico (SAS Institute Inc., versión 9.0). También se aplicaron los análisis de componentes principales y de conglomerados en la forma como lo sugirieron ^{Sánchez (1995)} y ^{González et al. (2010)}. Los cuadrados medios del Anacom fueron utilizados para estimar la variabilidad genética en los 29 cultivares. El biplot fue elaborado con Microsoft Excel Ver. 1997-2003 con las puntuaciones de los CP1 y CP2 generadas por ^{SAS (1999)}.

Resultados y discusión

En el Valle Toluca-Atlacomulco, México las localidades son muy heterogéneas, existe amplia diversidad entre maíces y es común la inestabilidad fenotípica. La elección de localidades adecuadas en presencia de interacción genotipo x ambiente (IGA), es indispensable para ahorrar tiempo y recursos. La amplia variabilidad genética que hubo en los 29 cultivares (Cuadros 3 y ⁵) se atribuye a las diferencias que existen entre los criollos de las razas Cónico, Chalqueño y Cacahuacintle con los híbridos de INIFAP, ICAMEX, CIMMYT o empresas privadas (Cuadro 2). La IGA significativa que se detectó en todas las variables indica que la mayoría de los cultivares tuvieron adaptación especifica siendo necesario conducir más ensayos en tiempo y espacio para estimar confiablemente los parámetros genético-estadísticos que permitan identificar una fracción superior. Los resultados anteriores son similares a los publicados por ^{Rodríguez et al. (2002)}; ^{González et al. (2006)}; ^{González et al. (2008)}; ^{Reynoso et al. (2014)} y ^{Rodríguez et al. (2015)}.

Cuadro 3 Cuadrados medios y significancia estadística de los valores de F para producción de forraje y variables relacionadas. 

Cuadro 3 Cuadrados medios y significancia estadística de los valores de F para producción de forraje y variables relacionadas (Continuación). 

Cuadro 4 Comparación de medias para producción de forraje de maíz y variables relacionadas evaluadas en cuatro localidades del Valle Toluca-Atlacomulco, Estado de México. 

Medias con la misma letra no son significativamente diferentes (Tukey, p= 0.01).

Cuadro 4 Comparación de medias para producción de forraje de maíz y variables relacionadas evaluadas en cuatro localidades del Valle Toluca-Atlacomulco, Estado de México (Continuación). 

Medias con la misma letra no son significativamente diferentes (Tukey, p= 0.01).

Cuadro 5 Comparación de medias entre 29 genotipos de maíz. 

Cuadro 5 Comparación de medias entre 29 genotipos de maíz (Continuación). 

Las variables fueron definidas en el Cuadro 3. Medias con la misma letra no son significativamente diferentes (Tukey, p= 0.01).

En Metepec se favorecieron significativamente floración masculina (FM) y las materias verde y seca de elote, tallos y hojas, así como total (MVE, MVTH, MVT, MSE, MSTH y MST). En El Cerrillo Piedras Blancas se registraron los mayores promedios en diámetro del tallo (DT) y En MVTH y MSTH. En Mina México se observaron los mayores porcentajes de acame y en Tiacaque las plantas tuvieron mayores dimensiones, fueron más precoces y rindieron bien en MSE y MST. Las mejores localidades para la producción de MVT y MST fueron Metepec y Tiacaque. ^{González et al. (2006)}, ^{González et al. (2008)}, ^{Reynoso et al. (2014)} y ^{Rodríguez et al. (2015)} comentaron que la heterogeneidad que existe entre localidades en el Centro del Estado de México se debe principalmente a sus diferencias en suelo, altitud, clima y precipitación pluvial (Cuadro 1).

Los resultados que se muestran en las Figuras 1 y ² son consistentes con los recomendables por ^{Sánchez (1995)} y por ^{Reynoso et al. (2014)}; cuando los valores de los dos primeros componentes principales son mayores al 70% la formación de grupos de variables o de cultivares podría ser muy similar cuando se aplica esta técnica multivariada junto con la de conglomerados (^{Rodríguez et al., 2015}).

Figura 1 Interrelación entre 29 cultivares de maíz y 11 variables agronómicas. 

Figura 2 Agrupamiento de 29 maíces considerando 11 variables agronómica 

En el Grupo 1 (G1) se identificó S-4(30), AS-820, Amarillo San Cristóbal, SBA-470, AS-722, P-804W e Insurgente (Códigos 1, 8, 18, 4, 7, 5, 11 y 9). A excepción del tercero, que pertenece a la raza Cónico (Cuadro 2), se infiere que el resto podría tener germoplasma racial complejo del CIMMYT. Los progenitores de H-40 e Insurgente son (CML246 x CML242) x M39 y (CML450xCML461) x CML462 y en otros estudios se observó que H-40 se agrupó con AS-820 y AS-722 (^{González et al., 2008}; ^{Rodríguez et al., 2015}), de ahí la hipótesis previamente establecida. Los cultivares más sobresalientes fueron SBA-470 y AS-722 con 19.01 y 18.52 t ha^-1 de materia seca total y 86.96 y 88.28 t ha^-1 de materia verde total (Cuadro 5). ^{González et al. (2007)}, ^{González et al. (2008)}, ^{González et al. (2010)} y ^{Rodríguez et al. (2015)} han destacado el alto potencial que tiene AS-722 para producir grano en la región centro del estado de México, México. El empleo de los materiales de este grupo en un programa de mejora vegetal podría contribuir a la derivación de materiales de doble propósito de ciclo biológico y alturas de planta intermedias, resistentes al acame y con aceptables producciones en biomasa y materia seca.

En el grupo 2 (G2) se detectó Amarillos San Diego, Lomas, San José, Tlacotepec y Blancos Jiquipilco, San Cayetano, San Mateo, Xalatlaco y Ixtlahuaca (Códigos 12, 14, 16, 17, 19, 21, 22, 23 y 24); de éstos los más sobresalientes en producción de materia verde o seca total fueron Blancos San Cayetano (87.79 y 18.94 t ha^-1) y Jiquipilco (90.94 y 18.43 t ha^-1) y Amarillo Lomas (93.43 y 18.68 t ha^-1). Según el INIFAP los nueve cultivares pertenecen a las razas Cónico o Cónico-Chalqueño (Cuadro 2). Estos resultados son consistentes con los observados en otros estudios donde el cultivar Ixtlahuaca fue clasificado como Cónico (^{González et al., 2007}; ^{González et al., 2008}; ^{González et al., 2011}). Con relación a G1, éstos fueron más altos y más susceptibles al acame pero produjeron más MVTH, MVT, MSTH y MST (Cuadro 5). Su colecta se hizo en Almoloya de Juárez, Ixtlahuaca, Jiquipilco, Temoaya, Toluca y Santiago Tianguistenco (Cuadro 2), municipios mexiquenses donde ^{Wellhausen et al. (1951)} concluyó que la diversidad de los maíces criollos pertenecientes a esta región corresponde a las razas Cónico y Chalqueño. El cruzamiento de líneas endogámicas de G1y G2 podría ayudar a la formación de variedades e híbridos de alta producción de grano y forraje. Otra opción importarte para esta región seria formar mestizos (cruza línea x variedad) para intentar incrementar heterosis y adaptabilidad.

En el grupo 3 (G3) fueron identificados los Amarillos Zanahoria y Fresno Nichi (códigos 10 y 28), muy precoces, susceptibles al acame y con las menores dimensiones en planta, hojas por planta, diámetro de tallo y materia verde y seca (Cuadro 5). Ambos pertenecen a la raza Cónico y provienen de los municipios de Metepec y San Felipe del Progreso (Cuadro 2), región donde ^{Wellhausen et al. (1951)} también clasificaron criollos de la raza Cónico. ^{González et al. (2011)} observaron que el cultivar Ixtlahuaca, un Cónico usado como testigo, estuvo muy cercano o se agrupó con 20 criollos colectados en El Fresno Nichi, por lo que sugirió que éstos últimos también podrían pertenecer a esta raza. Ambos cultivares podrían emplearse en cruzas intervarietales con criollos de esta u otras razas para formar variedades más precoces.

El grupo 4 (G4) se formó con Victoria y H-159 (Códigos 2 y 6), dos de los cultivares más sobresalientes. Ambos fueron más tardíos (FM), tuvieron más hojas por planta (NH), mayor diámetro de tallo (DT), y produjeron más biomasa (MVTH, MVE, MVT) y materia seca (MSTH, MSE, MST) que los materiales de G1, G2 y G3. ^{Kennington et al. (2005)} sugirieron que la eficiencia en la producción y calidad de forraje en maíz dependen principalmente del cultivar. Ambos cultivares tuvieron un DT inferior al registrado por ^{Bosch et al. (1992)} en los materiales más sobresalientes, que fue de 2.33 cm. H-159 produjo más materia seca de elote pero fue superado por Victoria en FM, NH, DT, MVTH, MVE, MVT, MSTH, MSE, MST (Cuadro 5). Victoria fue formado por el ICAMEX con líneas S₄ de V-18 (raza Cónico). Los progenitores de H-159, (M49xM50) x LTVA, fueron derivados por el INIFAP de germoplasma complejo de El Bajío y de la raza Chalqueño. Las razas Cónico y Chalqueño son predominantes en los Valles Altos del Centro de México en más de 85% de la superficie sembrada con maíz en los estados de Hidalgo, Puebla, Tlaxcala y Estado de México (^{Wellhausen et al., 1951}). Ambos cultivares podrían emplearse con algunas restricciones en la derivación de nuevas líneas endogámicas con propósitos de mejora vegetal o generación de tecnología agropecuaria.

En el grupo 5 (G5) se identificó Amarillos Allende, San Cayetano, y Portes Gil, Cacahuacintles Tlacotepec y San Cristóbal, y Blancos San Diego y Tlacotepec (códigos 13, 15, 29, 26, 27, 25, y 20); éstos fueron más precoces, de mayor porte de planta, más susceptibles al acame y con dimensiones en materia verde y seca estadísticamente iguales a la de los cultivares de G4. ^{Muñoz-Tlahuiz et al. (2003)} identificaron criollos con alturas de planta contrastantes en el rango de 177 a 247 cm. Las mayores alturas de planta son un prerrequisito para obtener mayor producción de materia verde y/o seca.

^{Subedi y Ma (2005)} mencionaron que el número total de hojas y, específicamente las situadas por arriba e inmediatamente debajo de la mazorca, son las más importantes para incrementar rendimiento de grano y/o biomasa. Los cultivares identificados como 15, 20, 25 y 29 rindieron de 21.56 a 22.10 t ha^-1 de MST o de 101.81 a 113.29 t ha^-1 de MVT (Cuadro 5). ^{Wong et al. (2006)} y ^{Lauer et al. (2001)} concluyeron que los pesos frescos y secos de elote con brácteas (MVE ó MSE) y de tallos (MVT o MST) son los dos componentes principales de la materia verde y seca total. En este contexto el mejoramiento genético para la formación de nuevos cultivares forrajeros debe enfocarse a la obtención de materiales con más MVE, MSE, MVT, y MST, como un prerrequisito para aumentar la producción de materia seca total. Los siete cultivares pertenecen a las razas Cónico, Cónico-Chalqueño o Cacahuacintle y fueron colectados en Temoaya, Toluca, Almoloya de Juárez, Zinacantepec y San Felipe del Progreso (Cuadro 2). La clasificación racial que hizo el INIFAP para los materiales en este grupo son congruentes con los publicados por ^{Wellhausen et al. (1951)} y por ^{González et al. (2008)}.

P-1832 (Grupo 6, código 3) tuvo el mayor ciclo vegetativo, más hojas por planta y cero acame. Estas ventajas contribuyeron a una mayor producción de materia verde de elote, la cual fue superior a las de los cultivares de G1, G2 y G3 pero inferior a la de G4 y G5. Su altura de planta fue tan baja como la de los materiales agrupados en G3 (Cuadro 5). Se infiere que sus progenitores son diferentes de los que dan origen al resto de los cultivares debido a sus tres primeras características contrastantes. En los Valles Altos del Centro de México son comunes las heladas tardías y tempranas, por lo que P-1832 tendrá desventajas si se siembra en fechas posteriores al 15 de abril o en localidades situadas por arriba de los 2 600 msnm (^{González et al., 2007}; ^{González et al., 2008}; ^{González et al., 2011}). La cruza intervarietal entre P-1832 con Amarillos Zanahoria o Fresno Nichi podría ser promisoria al generar materiales más precoces, de alturas intermedias, con mayor número de hojas por planta, mayor diámetro de tallo y resistentes al acame y con producciones de MVT o MST quizás idénticas a las de los grupos 4 y 5.

La superioridad que mostraron los cultivares que integraron los grupos 4, 5 y 6 se atribuye a la correlación positiva y significativa que existió entre sus producciones de materia verde y/o seca con el resto de las variables evaluadas, excepto con acame de tallo y raíz (Figura 1). Las producciones de materia verde total en todos los cultivares y, especialmente en los más sobresalientes, fue igual o mayor a la media del Estado de México, que es de 44.4 t ha^-1 (^{SAGARPA, 2014}) y fueron similares o mayores a los registrados por ^{Nuñez et al. (1999)}; ^{Peña et al. (2008)}; ^{Castillo et al. (2009)}, con rendimientos que varían entre 70 y 95 t ha^-1 de materia verde y más de 20 t ha^-1 de materia seca.

Los materiales más resistentes al acame de tallo y raíz fueron SBA-470, P-804W, AS-722 y P-1832, con menos de 3%. Esta fracción podría usarse para mejorar el pobre sistema radicular que caracteriza a las razas de Valles Altos del Centro de México, como Cacahuacintle, Cónico, Chalqueño, Palomero Toluqueño y Arrocillo Amarillo (^{González et al., 2008}; ^{Reynoso et al., 2014}; ^{Rodríguez et al., 2015}).

Conclusiones

Metepec y Tiacaque fueron las mejores localidades para la evaluación del material genético. Los cultivares Victoria, H-159 y SBA-470 representaron la fracción superior de los programas de hibridación obtenidos por metodologías convencionales y Amarillos Allende, San Cayetano y Portes Gil, Cacahuacintles Tlacotepec y San Cristóbal y Blancos Tlacotepec y San Diego son la obra artística y cultural de los agricultores mexiquenses que, por medio de selección masal visual aplicada a las dimensiones de la mazorca y de la planta, han logrado incrementar su potencial productivo en el Valle Toluca-Atlacomulco, México. Los incrementos en la producción de materia verde y/o seca total en este material genético sobresaliente se explican por aumentos significativos en número de hojas por planta, floración masculina, altura de planta, y producciones de materia verde y seca de elote, tallos y hojas.