Introducción

La cebada (Hordeum vulgare L.) ocupa el cuarto lugar en importancia en el mundo después del trigo (215 mill. de ha), arroz (155 mill. de ha) y maíz (139 mill. de ha) (^{Langridge and Barr, 2003}). Según la FAO (2013) se sembraron más de 49 millones de hectáreas con un rendimiento medio de 2.9 t ha^-1. Por su gran adaptación, inclusive a situaciones y ecosistemas extremos, es un cultivo ampliamente distribuido por todo el planeta (^{Poehlman, 1985}); alrededor de 89 países producen este cereal, desde regiones subtropicales (África, Brasil), hasta zonas frías (Noruega, Alaska). No obstante su amplia distribución, su producción se concentra de manera importante en la Unión Europea ocupando el primer lugar como productor de cebada con el 46.1%; en conjunto con Rusia, Canadá, Australia y Ucrania representan el 73% de la producción mundial de cebada.

Por países, el 50% de la producción mundial se concentra en China, Estados Unidos de América, Alemania y Brasil con 18.5%, 17.7%, 8% y 5% respectivamente. De la producción total, se estima que un 25% se destina a la producción de malta, materia prima para la elaboración de cerveza y el 75% para la alimentación animal. Aunque tiene gran potencial por su contenido de beta-glucanos, su utilización en la alimentación humana es limitado (^{Newton et al., 2011}).

De acuerdo con el SIAP, en México durante el ciclo agrícola 2013, fueron sembrados 355 782 ha de cebada; de las cuales, 320 946 ha correspondieron a cebada maltera, 33 491 ha a cebada forrajera y 1 345 ha destinadas para producción de semilla. De la superficie sembrada con cebada maltera, fueron cosechados 296 912 ha obteniéndose 594 437 t y un rendimiento medio de 2 t ha^-1. Los principales estados productores en la región del Bajío son Guanajuato, Querétaro, Michoacán y Jalisco, mientras que en la región del Altiplano, la producción se concentra en los estados de Hidalgo, Puebla, Tlaxcala y Estado de México, siendo esta región donde se siembra el 75% de la superficie, bajo condiciones de temporal en el verano.

La distinción entre la cebada maltera y forrajera estriba principalmente en el contenido de proteína; para la primera, el porcentaje debe ser inferior a 12% mientras que si su uso es forrajero, el contenido proteico debe ser superior, aunque, las estadísticas internacionales no establecen diferencias entre la de uso forrajero y la destinada a la producción de malta. El contenido de proteína en el grano depende de varios factores entre ellos la fertilización, tipo de suelo, temperatura y la variedad (^{Pitz, 1990}).

La calidad maltera en la cebada es un carácter complejo que depende además de las propiedades físicas del grano, de las enzimas sintetizadas durante el proceso de germinación (^{Thomas et al., 1996}). No obstante, el grano de cebada para maltería, debe cumplir con parámetros específicos que involucran características físicas de los mismos (tamaño y peso del grano), hasta propiedades químicas (porcentaje de extracto, contenido de proteína, índice Kolbach, poder diastásico, entre otras) (^{Molina-Cano et al., 1986}; ^{Narziss, 1990}; ^{Mather et al., 1997}).

Las características de calidad maltera son de tipo cuantitativo, por lo que su expresión no depende solo del genotipo sino que está influenciado por diversos factores del ambiente y por la interacción del genotipo con el ambiente, haciendo que su herencia sea compleja (^{Sparrow, 1971}; ^{Mather et al., 1997}; ^{Igartua et al., 2000}; ^{Zale et al., 2000}). Los trabajos de investigación en cebada, se basan en aspectos relacionados con el rendimiento y control de enfermedades; siendo limitadas las investigaciones enfocadas a evaluar la contribución de los genes sobre las características de calidad maltera; variables que son de interés para los industriales de la malta y cerveza (^{Hockett et al., 1993}).

En la norma Mexicana NMX-FF-043-SCFI-2003, se establecen las condiciones y características que debe reunir la cebada maltera para su comercialización. El grano debe tener entre 11.5 y 13.5% de humedad, poseer una germinación mínima de 85%, tamaño de grano para uso maltero de 85% (grano retenido en una criba de ^5.5/₆₄” X ³⁄₄”), un máximo de 5% de granos desnudo y/o quebrados, impurezas 2%, grano dañado hasta 10%, mezclas hasta 10%, peso por hectolitro (es el peso de un hectolitro de grano de la muestra original libre de impurezas expresado en kilogramos; kg hL), en cebadas de seis hileras como mínimo 56 kg hL, mientras que en cebadas de dos hileras esta debe tener como valor mínimo 58 kg hL; además, las características organolépticas del grano deben ser las adecuadas cuidando que el grano no este sucio, dañado, manchado, pintado o contaminado, que no tenga un olor a putrefacto, rancio, alcoholizado, de algún químico, entre otras.

Se estima que en México, 80% de la producción nacional de cebada se destina a la transformación en malta, mientras que a nivel mundial el porcentaje es menor. La producción de grano de cebada que requiere la industria maltera se centra principalmente en dos variedades: la variedad Esperanza, para las zonas de riego en el Bajío y la variedad Esmeralda, para las zonas de temporal en el Altiplano. Las variedades Alina y Armida constituyen otra opción para condiciones de riego, mientras que Adabella se recomienda para zonas de temporal con ambientes de buena productividad (^{Zamora et al., 2008}; ^{Solano et al., 2009}; ^{Zamora et al., 2010}). Se calcula que la industria requiere un volumen de 750 000 toneladas de materia prima cada año para satisfacer sus necesidades y cubrir así los requerimientos para la elaboración de cerveza.

La cebada es uno de los cultivos que ofrece una mejor alternativa de producción en las áreas de temporal de México. Por ello, las variedades además de tener buenos atributos agronómicos, la producción de grano debe cumplir con la calidad requerida por la industria maltera. Dada la importancia que tienen los parámetros de calidad en la cebada que va a ser destinada para su uso como malta, el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) realiza investigaciones para generar genotipos que satisfagan estos parámetros de calidad, tolerantes a enfermedades y con excelente rendimiento.

Para conocer el comportamiento de los genotipos generados en la fase de investigación, se realizaron evaluaciones agronómicas y pruebas fiscas en líneas avanzadas de cebada maltera con seis hileras de grano en la espiga, con el objetivo de determinar su potencial productivo y su calidad física con base en las variables peso hectolítrico y porcentaje de grano maltero, parámetros incluidos en la norma para comercializar cebada para malta y que permitirán seleccionar de manera eficiente a los genotipos más idóneos para maltería.

Materiales y métodos

El trabajo de investigación se realizó durante los ciclos agrícolas primavera- verano 2012 y primavera- verano 2013, bajo condiciones de temporal en cinco localidades contrastantes: Campo Experimental Valle de México (CEVAMEX-INIFAP), Tlacatecpan y Polotitlán, Estado de de México; Calpulalpan, Tlaxcala; y Sitio Experimental Norte de Guanajuato (SENGUA-INIFAP). Se evaluaron 16 genotipos de cebada maltera (14 líneas avanzadas y como testigos las variedades Esmeralda y Adabella). Los ensayos fueron establecidos en cada localidad bajo un diseño Látice simple 4 x 4 con cuatro repeticiones. Las fechas de siembra y dosis de fertilización se realizaron conforme a las recomendaciones técnicas para el cultivo de cebada maltera de temporal generada por el INIFAP. La densidad de siembra fue de 80 kg ha^-1. Se tomaron datos de días a floración, días a madurez fisiológica, altura de planta, rendimiento, peso por hectolitro y porcentaje de grano calidad maltero. El rendimiento fue determinado cosechando la parcela total útil (3.6 m²) que consistió de cuatro surcos de 3 m de largo con 0.3 m de separación entre hileras.

Para determinar el peso por hectolitro se consideró el método usando embudo y probeta; para ello se tomó una muestra libre de impurezas de 110 g y se determinó su volumen, al valor obtenido se le asigno su correspondiente peso hectolítrico con la ayuda de la tabla de valores indicada en la norma mexicana NMX-FF-043-SCFI-2003. El porcentaje de grano maltero (PGM), fue determinado mediante una muestra de grano de 200 g, haciéndola pasar por dos cribas, una de ⁶/₆₄” x ³⁄₄” y una de ^5.5/₆₄” X ³⁄₄” con la finalidad de ver cuánto grano era retenido en la criba con mallas de mayor tamaño. Se pesó la cantidad de grano retenido en cada criba y se sumó ambas cantidades de grano retenido en cada criba y se determinó el porcentaje, ya que la norma específica que para esta variable la prueba se debe hacer con una criba de ^5.5/₆₄” X ³⁄₄”.

Se realizó análisis de varianza por localidad bajo para las variables medidas con la ayuda del programa estadístico SAS 9.0 (^{SAS, 2002}), posteriormente se hizo un análisis combinado de las localidades para cada ciclo agrícola evaluado. La comparación de medias se efectuó con la diferencia mínima significativa (DMS, α= 0.01).

Resultados y discusión

Los resultados obtenidos del análisis de varianza por localidad mostraron diferencias signif icativas para la mayoría de las variables evaluadas. Cuando se realizó un análisis combinado, estas diferencias fueron mayores al interaccionar los genotipos con el ambiente dando como resultado una alta significancia para todas las variables evaluadas.

El comportamiento de las líneas evaluadas estuvo inf luenciado principalmente por las condiciones ambientales que se presentaron en cada ciclo agrícola. Para el ciclo 2012, se detectaron diferencias estadísticas altamente significativas (Cuadro 1), entre localidades y entre genotipos para todas las variables evaluadas. Estos resultados podrían ser atribuidos a las condiciones particulares de cada localidad donde fueron establecidos los materiales; además, del comportamiento específico de cada línea en cada localidad.

La interacción genotipo por localidad mostró significancia estadística alta para rendimiento y para las variables de calidad física (peso por hectolitro y porcentaje de grano maltero); sin embargo, las variables días a f loración, días a madurez y altura de planta no fueron significativos para esta interacción.

Los resultados obtenidos del análisis de varianza para el ciclo agrícola 2013, muestra una mayor significancia estadística para las variables agronómicas y de calidad evaluadas (Cuadro2). Para la interacción genotipos por localidades, solamente altura fue no significativo, madurez fue significativo y el resto de las variables, mostro valores con alta significancia estadística (p≤ 0.01), lo cual evidencia la variación ambiental entre localidades, la existencia de variabilidad genética en la respuesta de las líneas de cebada y la inf luencia de la variación ambiental sobre la expresión de cada uno de los genotipos evaluados.

Las variables agronómicas y físicas evaluadas (Cuadro 3) tuvieron en promedio las siguientes características: la floración, tuvo un comportamiento similar entre años en cada localidad. Para el ciclo 2012 los valores de días a floración (DAF) se distribuyeron en un rango promedio de 46 a 57 días, siendo la localidad más precoz CEVAMEX, aunque estadísticamente tuvo un comportamiento similar a las localidades SENGUA y Tlacatecpan. Durante el ciclo 2013, SENGUA fue la localidad más precoz, con un valor estadísticamente similar a CEVAMEX. Por su parte, la localidad de Calpulalpan, fue la localidad más tardía para los dos ciclos evaluados.

Con relación al tiempo requerido para alcanzar madurez fisiológica, esta variable se comportó de manera distinta entre cada ciclo de cultivo. Durante 2012, se observó una madurez promedio de 98 dds, mientras que para el ciclo 2013, esta se incrementó a 106 dds. La localidad de Tlacatecpan, tuvo un comportamiento atípico debido que las condiciones climáticas que prevalecieron durante el ciclo agrícola 2013 (sequía antes de embuche y lluvias durante embuche e inicio de floración), ocasionaron que se prolongara el ciclo de cultivo por prácticamente un mes. En las demás localidades, el efecto del temporal entre el ciclo de 2012 y 2013 fue de alrededor de 5 días, más tardío durante el segundo ciclo. Excluyendo a la localidad de Tlacatecpan-2013, Calpulalpan fue la más tardía en los dos ciclos agrícolas. Este comportamiento está relacionado con las condiciones climáticas de la región, considerada como semifrío húmedo y se caracteriza por su altitud (2600 msnm), alta humedad y temperaturas bajas. Estas condiciones de humedad y temperatura propician un desarrollo más lento del cultivo que en las demás localidades.

De manera general, en promedio los genotipos llegan a madurez alrededor de los 100 dds (98 dds en 2012 y 106 dds para 2013); el tiempo requerido de siembra a cosecha para el cultivo de cebada maltera en México es mucho menor en comparación con datos reportados para este cultivo en otras latitudes, donde las condiciones ambientales provocan que los materiales sean muy tardíos alcanzando la madurez inclusive hasta en 200 dds (^{Eshghi and Akhundova, 2009}; ^{Fedaku et al., 2014}).

La altura de planta también fue afectada por las condiciones climáticas de cada localidad, particularmente debido a la falta de agua en las etapas tempranas de desarrollo del cultivo resultando en portes de planta diferente entre cada ciclo. Se observaron portes de altura mayores para el ciclo agrícola 2012 (88.4 cm), mientras que para el ciclo 2013, el porte de planta disminuyó en más de 20 cm (65.7 cm). Las diferencias encontradas entre localidades, disminuyen cuando se comparan los genotipos dentro de localidades, observándose así portes de altura muy similares entre ellos (^{Tamm, 2003}). La altura de planta en cebada maltera es un aspecto de gran importancia, ya que si esta es muy baja se dificulta su cosecha mecánica. Cuando los materiales son de porte muy alto, se ocasiona una mayor susceptibilidad al acame (^{Eshghi and Akhundova, 2009}); que puede afectar de manera gradual el rendimiento de grano final y además, como la cosecha es mecanizada, también se dificulta la realización de esta actividad. Alturas de planta como las observadas en las líneas evaluadas pudieran considerarse como adecuadas para las regiones productoras de cebada en México.

La variable rendimiento de grano al igual que con las demás variables, mostró variaciones entre localidades y entre ciclos; obteniéndose un rendimiento medio de 3.8 y 3.1 t ha^-1 para 2012 y 2013, respectivamente. Durante el ciclo agrícola 2012, la localidad establecida en el municipio de Calpulalpan tuvo el menor rendimiento de grano con 2.1 t ha^-1. La mejor localidad para este ciclo correspondió a CEVAMEX cuyo rendimiento medio fue de 6.9 t ha^-1; en esta localidad, las líneas más rendidoras superaron las 7 t ha^-1. En el ciclo 2013, los rendimientos de grano disminuyeron hanta en 50% (SENGUA) con relación al ciclo anterior; por su parte CEVAMEX, la mejor localidad en este ciclo agrícola, disminuyó más de 1.5 t ha^-1. Tal disminusión se debió a la falta de agua, que ocasiono menor tamaño de grano, menor peso de grano y menor número de granos por espiga (^{Ataei, 2006}).

Conclusiones

Los genotipos evaluados tuvieron un comportamiento precoz, en promedio tienen f loración a los 50 días y alcanzan la madurez alrededor de los 100 días después de la siembra.

Los rendimientos de las líneas experimentales fueron superiores a los testigos, siendo el rendimiento medio de 3.5 t ha^-1. Las líneas M176, M177, M178 y M184 se comportaron de manera estable en los dos ciclos agrícolas para todas las localidades evaluadas; sus rendimientos medios fueron 3.8, 3.5 y 3.9 y 4 t ha^-1, respectivamente.

El peso volumétrico fue superior al valor especificado en la norma 56 kg hL. Las líneas con mayor peso hectolítrico superaron a los testigos en al menos 1 kg hL.

En varias localidades se presentaron problemas de sequía; la falta de agua ocasionó rendimientos bajos debido a que el grano no llenó adecuadamente, pues cuando se presentó el déficit hídrico los genotipos se encontraban en la etapa de llenado de grano. Este déficit hídrico fue un factor importante ya que su limitación afecto el rendimiento final de los experimentos evaluados.

Mediante la aplicación de esta estrategia de evaluación bajo diferentes ambientes de prueba, el programa de mejoramiento genético de cebada del INIFAP ha logrado obtener líneas con buen potencial de rendimiento, tolerantes a enfermedades y con buena calidad maltera.