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Introducción
El arroz es el segundo cereal más consumido por el hombre, después del trigo. A nivel mundial es el cultivo con mayor superficie cultivada después del maíz. Es el alimento básico de la mitad de la población mundial y proporciona poco más del 50% de las calorías de alimentación humana (FAOSTAT, 2013).
México, en 2013 produjo 179 775 toneladas, lo que representó el 0.02% de la producción mundial (FAOSTAT, 2013). Durante este mismo periodo a nivel global, el rendimiento de arroz palay fue de 4.48 t ha-1, México superó esta cifra al obtener un rendimiento de 5.43 t ha-1. El rendimiento más alto reportado en México fue en el Estado de Morelos, con un promedio de 10.1 t ha-1 (SIAP, 2014), superando los rendimientos promedios de países como Egipto y Estados Unidos de América, que reportan los rendimientos más altos a nivel mundial (FAOSTAT, 2013). Los factores que han permitido el alto rendimiento del cultivo en Morelos han sido la liberación de variedades con gran potencial de rendimiento, las buenas condiciones climáticas, la disponibilidad suficiente de agua y el largo ciclo biológico de las variedades de 180 días después de la siembra. Aunque actualmente existen tres variedades en uso en el estado de Morelos, dos de ellas son muy susceptibles al acame: Morelos A-92 y Morelos A-98, de allí que se liberará la variedad Morelos A-2010, variedad de paja corta y con alto potencial de rendimiento, por arriba de 10 t ha-1 (Salcedo y Barrios, 2012).
Esta variedad con la misma calidad de grano, al igual que las variedades hermanas antecesoras, del tipo Morelos, es tolerante al acame, pero cada vez más susceptible a la enfermedad del manchado de grano. Situación similar ha ocurrido en cultivos como trigo de temporal en donde se ha reportado que es afectado por problemas bióticos que demeritan su rendimiento. Además, las variedades liberadas con el tiempo se vuelven susceptibles a enfermedades, principalmente a la roya lineal amarilla y de la hoja, estos patógenos presentan gran variabilidad de razas o porque se presentan nuevas razas que rompen la resistencia de las variedades (Singh et al., 2004). Actualmente, los productores de arroz enfrentan problemas con variedades de reciente liberación ya que presentan susceptibilidad a enfermedades como la quema del arroz o pyricularia causado por el hongo Pyricularia grisea (Cooke Sacc. (Anam.) y problemas severos con el manchado del grano causado por Bipolaris oryzae (Breda de Hann) Shoemaker (Anam.) (Salcedo y Barrios, 2012; Hernández et al., 2012).
Por lo expuesto anteriormente, se planteó la hipótesis de que las fechas tempranas de siembra disminuyen la severidad de los daños por enfermedades y que al menos alguna línea de los nuevos genotipos evaluados presentará tolerancia al manchado del grano y pyricularia. Por tal motivo el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de la fecha de trasplante y el ambiente sobre el comportamiento agronómico y la tolerancia a enfermedades en cinco líneas avanzadas de arroz tipo Morelos.
Materiales y métodos
Ambientes
La presente investigación se realizó durante el ciclo P-V 2014 en cinco ambientes del estado de Morelos: Jojutla (A1), Mazatepec (A2), Cuautla (A3), Cocoyoc (A4) y Zapata (A5), zonas de gran importancia para el cultivo de arroz y con frecuente brotes de manchado de grano. En el Cuadro 1, se describen las condiciones ambientales y localización geográfica de las localidades en evaluación.
Cuadro 1 Características ambientales y localización geográfica de los sitios de evaluación en el estado de Morelos.
| Localidad | Temperatura media (°C) | Precipitación anual (mm) | Altura sobre el nivel del mar (m) | Latitud y longitud |
| Jojutla | 24.1 | 948.2 | 902 | L 18° 37’ 14.88” N L 99° 11’ 36.96” W |
| Mazatepec | 24 | 867.2 | 951 | L 18° 42’ 45.94” N L 99° 22’ 19.02” W |
| Cuautla | 20.43 | 1015 | 1279 | L 18° 48’ 24.19” N L 98° 58’ 6.10” W |
| Cocoyoc | 22.12 | 960.6 | 1304 | L 18° 52’ 29.10” N L 98° 59’ 50.24” W |
| Zapata | 21.58 | 1564 | 1266 | L 18° 50’ 42.16” N L 99° 10’ 28.51” W |
Fuente: elaboración con datos de la red de estaciones meteorológicas del estado de Morelos, reporte climático 2014.
Material genético utilizado
Se evaluaron cinco líneas avanzadas de arroz de grano grueso tipo Morelos, denominadas como C7Za05 (T1), C14Za06 (T2), C20Za06 (T3), C21Za06 (T4) y C27Za06 (T5), adicionalmente se estableció la variedad Morelos A-2010 como testigo (T6).
Fechas de trasplante
Se evaluaron dos fechas de trasplante: el 11 de abril (F1) y 12 de mayo (F2) de 2014.
Diseño experimental
En cada ambiente se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones, las cinco líneas se distribuyeron al azar dentro de cada bloque o tajo, el tamaño de la unidad experimental fue de 10 m2 para cada línea y el área útil muestreada fue de 1 m2.
Para el análisis estadístico de los datos se utilizó un diseño factorial donde las fuentes de variación fueron las fechas de trasplante, los ambientes y los genotipos.
Manejo agronómico
Se establecieron dos pacholes (almácigos) en fechas distintas en el Campo Experimental Zacatepec, del INIFAP en el estado de Morelos, cada una 30 días antes del trasplante. Se sembraron las cinco líneas avanzadas en F6 a evaluar (C7Za05, C14Za06, C20Za06, C21Za06 y C27Za06), además se sembró la variedad Morelos A-2010 como testigo. Se cubrió el pachol con malla para evitar daños por aves durante los primeros días de su desarrollo.
La preparación del terreno constó de dos barbechos, uno normal y el segundo de forma cruzada. Como la siembra fue bajo el sistema de trasplante, se realizó la preparación de tres tajos (formación de bordos), de 10 m de ancho por 40 m de largo, posteriormente dentro de cada tajo, se hizo el aborde (actividad de forma manual para formar bordos, en donde se inunda completamente el tajo y se construyen los bordos de acuerdo al nivel del agua) para contener el agua. Esto se realizó de forma anticipada en todos los ambientes y en ambas fechas de siembra. A los 30 días después de la siembra del pachol, para ambas fechas de evaluación, se efectuó el trasplante; las plántulas de cada línea se colocaron en costales identificados y se transportaron al sitio definitivo para su desarrollo.
Para el control de malezas se aplicó Propavel+Hierbester para las malezas más persistentes (Esqueda y Rosales, 2004). Se realizaron deshierbes manuales para controlar malezas en las calles y bordos, principalmente. La fórmula de fertilización que se aplicó fue 180-40-40 de N-P-K fraccionándose en dos etapas; la primera 100-40-40 después del primer mes del trasplante y posterior a la primera aplicación de herbicidas, la segunda 80-00-00 al momento de la diferenciación del ápice vegetativo en reproductivo, aproximadamente 70 días después del trasplante.
Variables registradas
Las variables registradas durante la madurez fisiológica fueron altura de planta (AP), número de macollos productivos (MP) e improductivos (MI), longitud de panícula (LP), número de granos por panícula (GP), granos manchados (GM), granos vanos por panícula (GV) y el peso de grano (PG) en un metro cuadrado.
Análisis estadístico
Para el análisis estadístico de los datos se utilizó el programa SAS (2002) ver. 9.0 con un diseño experimental factorial con tres niveles de variación: fecha de trasplante (F), localidades (A) y genotipos (G). Para la comparación de medias se utilizó la prueba de Tukey (α≤ 0.05).
Resultados y discusión
Fechas de trasplante
El análisis estadístico mostró diferencias significativas (p≤ 0.05) entre las fechas de trasplante, como se muestra en el Cuadro 2. La prueba de comparación de medias de acuerdo con Tukey (α≤ 0.05) indicó que la fecha 1 (F1) fue estadísticamente superior a la fecha 2 (F2). En este sentido, en la F1, se obtuvo mayor cantidad de granos por panícula (GP), menor cantidad de granos manchados por panícula (GM) y mayor peso de grano (PG) y un rendimiento de 1.21 kg m-2 en comparación con el segundo, que solo obtuvo un peso de 1.04 kg m-2. Los coeficientes de variación en el análisis estadístico para las diferentes variables, aunque están por arriba de 20% no son considerados altos y están dentro de lo aceptable para los resultados obtenidos. Aunque el objetivo de este estudio no fue conocer la estabilidad de los materiales, se obtuvo un bajo porcentaje en el coeficiente de variación (CV) lo que representa una mayor estabilidad (Francis y Kannenberg, 1978), y la variable peso de grano fue una variable estable a través de los ambientes, por lo tanto los genotipos deseables y más estables serían los de mayor rendimiento y menor coeficiente de variación.
Cuadro 2 Prueba de comparación de medias para caracteres agronómicos en variedades de arroz en dos fechas de siembra. Morelos, 2014.
| AP (cm) | MP | MI | LP (cm) | GP | GM | GV | PG (kg m-2) | |
| Fecha 1 | 118.88a | 15.79b | 0.85a | 28.99a | 126.74a | 5.20b | 16.70a | 1.21a |
| Fecha 2 | 117.87a | 24.57a | 0.33b | 28.31a | 110.61b | 15.15a | 17.03a | 1.04b |
| MG | 118.34 | 20.52 | 0.57 | 28.62 | 118.05 | 10.56 | 16.88 | 1.12 |
| DMS | 2.05 | 1.47 | 0.29 | 2.24 | 10.15 | 2.39 | 3.62 | 0.05 |
| CV (%) | 4.69 | 19.40 | 11.66 | 21.22 | 23.29 | 16.45 | 15.10 | 13.56 |
Valores con la misma letra son estadísticamente iguales, de acuerdo con la prueba de comparación de medias de Tukey (p≤0.05). AP= altura de planta; MP= macollos productivos; MI= macollos improductivos; LP= Longitud de panícula; GP= granos por panícula; GM= granos manchados; GV= granos vanos y PG= peso del grano. DMS= diferencia mínima significativa; CV=coeficiente de variación; MG= media general.
La Figura 1 muestra que durante los dos primeros meses de desarrollo del cultivo para la primera fecha de trasplante (F1), los ambientes presentaron altas temperaturas y escasa precipitación, por el contrario, durante la segunda fecha, la temperatura disminuyó pero hubo un aumento de días nublados con mayor precipitación, estos ligeros cambios afectaron significativamente las respuestas de las variables evaluadas. En la segunda fecha (F2), hubo un mayor número de macollos productivos; sin embargo, las panículas presentaron una mayor cantidad de granos manchados, debido a que durante esta fase de desarrollo del cultivo se presentó mayor nubosidad y altas temperatura en los ambientes evaluados, condiciones que pudieron generar un ambiente propicio para el desarrollo de enfermedades fungosas, lo que coincide con los resultados de Torres (2015), quien menciona que el aumento del rendimiento en campo es el resultado de mejoras del potencial genético, el manejo del cultivo y las condiciones ambientales adecuadas para el cultivo.
Fuente: elaboración con datos del sistema meteorológico del estado de Morelos, con datos de 2014.
Figura 1 Temperatura y precipitación media en los ambientes evaluados (Jojutla, Mazatepec, Cuautla, Cocoyoc y E. Zapata) durante dos fechas de trasplante en el estado de Morelos.
Otras investigaciones han reportado diferencias en el comportamiento de variedades evaluadas en diferentes épocas de siembra con relación a los componentes del rendimiento, la variación es atribuida a que la fase de reproducción del cultivo coincide con los días más cortos, menos radiación solar y temperatura más baja (Adames, 2014).
Ambientes
El análisis estadístico mostró diferencias significativas entre los ambientes evaluados (p≤0 .05) como se muestra en el Cuadro 3. La prueba de comparación de medias indicó que los ambientes afectaron significativamente la respuesta de las variables evaluadas; en localidad de Jojutla los genotipos presentaron mayor altura de planta, granos por panícula y el rendimiento más alto, 1.25 kg m-2 de grano, pero un mayor número de macollos improductivos. Los ambientes Cocoyoc y Zapata, presentaron mayor cantidad de granos manchados y vanos por panícula, lo que representa una característica indeseable ya que disminuye la calidad del grano y propicia una mayor pérdida de peso. La variable longitud de panícula no presentó diferencias significativas entre los ambientes.
Cuadro 3 Prueba de comparación de medias para caracteres de rendimiento y sus componentes en cinco ambientes de evaluación. Morelos, 2014.
| Ambientes | AP (cm) | MP | MI | LP (cm) | GP | GM | GV | PG (kg m-2) |
| Jojutla | 130.15a* | 18.33bc | 1.3a | 30.22a | 133.72a | 7.09b | 17.87bc | 1.25a |
| Maza | 118.88b | 14.5d | 0b | 28.3a | 122ab | 5.5b | 13.77bc | 1.02b |
| Cuautla | 102.39c | 21.33b | 0.36b | 28.04a | 101.9b | 9.45b | 10.51c | 1.1b |
| Cocoyoc | 122.11b | 32a | 0.27b | 28.75a | 124.22ab | 18.33a | 27.72a | 1.1b |
| Zapata | 122.26b | 17cd | 0.46b | 26.6a | 107b | 17.4a | 19.4ab | 1.02b |
| DMS | 4.79 | 3.43 | 0.69 | 5.23 | 23.71 | 5.59 | 8.45 | 0.13 |
*Valores con la misma letra son estadísticamente iguales, según Tukey (p≤ 0.05). AP= altura de planta en cm; MP= macollos productivos; MI= macollos improductivos; LP= longitud de panícula en cm; GP= granos por panícula; GM= granos manchados; GV= granos vanos y PG= peso del grano. DMS= diferencia mínima significativa.
La Figura 2 muestra diferencias de temperatura en las localidades Jojutla, Mazatepec, Cuautla, Cocoyoc y Zapata. Dicha diferencia causó respuesta diferencial en el comportamiento agronómico de los genotipos evaluados al cambiar de una condición ambiental a otra.
Fuente: elaboración con datos del sistema meteorológico del estado de Morelos, reporte climático 2014.
Figura 2 Temperatura media mensual de los ambientes Jojutla, Mazatepec, Cocoyoc, Zapata y Cuautla.
De acuerdo con el análisis estadístico, el ambiente Jojutla propició el mejor rendimiento de grano; por el contrario, los valores más bajos fueron para Zapata y Mazatepec. La gráfica de temperatura muestra que Jojutla presentó mayor temperatura en todo el ciclo del cultivo que el resto de las localidades. La precipitación fue mayor en las localidades Cocoyoc, Zapata y Mazatepec (Figura 3), lo que podría indicar que estos ambientes presentaron mayor nubosidad y altas temperaturas (Figura 2), lo que generó un ambiente propicio para el desarrollo de enfermedades como el manchado del grano, por el contrario Jojutla presentó menor precipitación (Figura 3), mayor temperatura (Figura 2) y un mejor rendimiento, aunque cabe mencionar que todos los experimentos contaron con agua de riego cada tercer día y el cultivo permaneció inundado durante su desarrollo.
Genotipos
El análisis estadístico indicó diferencias significativas (p≤ 0.05) para los genotipos establecidos en dos fechas de trasplante y en cinco localidades. La prueba de comparación de medias indicó que la línea C20Za06, fue estadísticamente superior a las demás para la variable número de macollos productivos y estadísticamente inferior para altura de planta (carácter deseable), superando en caracteres incluso a la variedad comercial Morelos A-2010; sin embargo, para el resto de los componentes del rendimiento como longitud de panícula y granos por panícula todas las líneas fueron estadísticamente iguales. Caicedo (2008) obtuvo resultados similares con genotipos de arroz para la mayoría de las características evaluadas, con excepción de la longitud de panícula. No hubo diferencias significativas para la variable granos manchados por panícula, para efecto de genotipos, lo que indica que sólo la fecha de trasplante y los ambientes tuvieron efecto sobre ésta. El manchado del grano es un complejo de agentes causales entre los que se encuentran: hongos (Bipolaris oryzae, Phyllostica sp., Alternaria padwickii, Curvularia sp., Pyricularia sp., Cercospora orizae y Sarocladium sp.). En el estado de Morelos, los patógenos identificados como causantes del manchado del grano son Cochliobolus miyabeanus, C. lunatus, Alternaria alternata, A. solani, Fusarium proliferatum, F. moniliforme, Curvularia spp., Cladosporium cladosporioides spp. y Aspergillus spp., y las bacterias Pantoea stewartii y Xanthomonas spp. (Hernández et al., 2012). Este complejo afecta el grano al reducir el peso (hasta 40%), la germinación (entre 26 y 41%) y el llenado de los granos (30%). Asimismo, se han reportado diferencias significativas en la incidencia del manchado del grano en genotipos evaluados, lo que significa que se han detectado materiales tolerantes (Palacios et al., 2008).
Para peso de grano, la línea C21Za06 fue estadísticamente superior a las demás, aunque no logró superar a la variedad testigo Morelos A-2010, ya que ésta última obtuvo el mismo rendimiento como se muestra en el Cuadro 4; sin embargo, es menos afectada por el manchado del grano.
Cuadro 4 Prueba de comparación de medias para caracteres agronómicos y de rendimiento en genotipos de arroz evaluados en diferentes ambientes. Morelos, 2014.
| Genotipos | AP (cm) | MP | MI | LP (cm) | GP | GM | GV | PG (kg m-2) |
| C7Za05 | 127.19a* | 20.38ab | 0.66a | 30.85a | 128.76a | 12.04a | 16.14ab | 0.98c |
| C14Za06 | 117.71b | 19.04b | 0.71a | 26.76a | 117.57a | 9.19a | 12.19b | 1.05bc |
| C20Za06 | 106.42c | 23.19a | 0.33a | 27.54a | 105.95a | 11.04a | 22.23a | 1.10abc |
| C21Za06 | 130.71a | 21.09ab | 0.23a | 27.83a | 107.71a | 10.71a | 13.19ab | 1.22a |
| C27Za06 | 112.76b | 20.14ab | 0.80a | 29.26a | 124.19a | 11.04a | 18.71ab | 1.18ab |
| A-2010 | 112.91b | 18.33b | 0.75a | 30.12a | 128.75a | 8.41a | 20.25ab | 1.22a |
| DMS | 5.31 | 3.80 | 0.77 | 5.81 | 26.30 | 6.20 | 20.25ab | 0.14 |
*Valores con la misma letra son estadísticamente iguales, Tukey (p≤ 0.05). M A-2010= Morelos A-2010, AP= altura de planta en cm; MP= macollos productivos; MI= macollos improductivos; LP= longitud de panícula en cm; GP= granos por panícula; GM= granos manchados; GV= granos vanos y PG= peso del grano.
Interacción fechas de siembra (F), localidades (A) y genotipos (T)
Sólo las interacciones F*A y A*T fueron significativas para la mayoría de las variables evaluadas. Lo que indica que los ambientes de evaluación presentaron condiciones diferentes en las dos fechas de trasplante y el potencial productivo de los genotipos estuvo influenciado por el ambiente. La interacción F*A*T en la gran mayoría de las variables evaluadas e incluso el rendimiento de grano no fue significativo, lo que indica que una sola línea/variedad se podría utilizar indiferentemente en cualquier fecha de siembra y ambiente, ya que tendría un comportamiento similar a excepción de altura de planta (Cuadro 5). De acuerdo a lo anterior dentro de las estrategias de evaluación de generaciones de segregantes y variedades mejoradas se contempla los ensayos en la mayor gama de ambientes para valorar el potencial de rendimiento y la estabilidad fenotípica de las variedades (Crossa, 1990).
Cuadro 5 Cuadrados medios para la interacción fechas de siembra (F), localidades (A) y genotipos (T) en líneas élite de arroz. Morelos 2014.
| CM | Fecha de siembra (F) | Localidades (A) | FxA | Tratamientos (T) | FxT | AxT | FxAxT | CME |
| AP | 30 | 3 371.71* | 517.73* | 1 770.92* | 134.02* | 258.9* | 165.21* | 30.88 |
| MP | 2 239* | 847.5* | 0 | 52.6* | 13.41 | 79* | 0 | 15.84 |
| MI | 7.81* | 6.67* | 40.41* | 1.14 | 1.44 | 1.76* | 0.62 | 0.65 |
| LP | 13.49 | 39.85 | 123.01 | 50.11 | 15.06 | 32.87 | 127.85 | 36.9 |
| GP | 7 557.35* | 4 876.54* | 7 586.27* | 1 979.3 | 1 064.82 | 1 238.65 | 1 773.08 | 756.43 |
| GM | 2 881.59* | 671.94* | 0 | 30.29 | 52.72 | 110.11* | 19.37 | 42.15 |
| GV | 3.12 | 938.56* | 3 041.4* | 313.78* | 816.28* | 393.5* | 0 | 96.19 |
| CM PG | 0.79* | 0.22* | 0.7* | 0.18* | 0.08* | 0.07* | 0 | 0.02 |
Valores con la misma letra son estadísticamente iguales, de acuerdo con Tukey (p≤ 0.05). CM= cuadrados medios, AP= altura de planta en cm; MP= macollos productivos; MI= macollos improductivos; LP= longitud de panícula, GP= granos por panícula; GM= granos manchados; GV= granos vanos y PG= peso del grano.
Combinación fecha de siembra localidad (F*A)
Bajo las condiciones en las que se desarrolló el experimento, existió interacción entre las fechas de trasplante y las localidades. De acuerdo con la prueba de Tukey la combinación F1A1 (fecha 1 Jojutla) presentó mayor altura de planta con 132.5 cm, mayor número de macollos improductivos, granos por panícula (153) y mayor peso de grano (1.33 kg m-2); el mayor número de macollos se desarrolló en la F2A4 (fecha 2 Cocoyoc) con un promedio de 32 macollos por planta, pero también obtuvo un mayor número de granos manchados y vanos por panícula. Las enfermedades del arroz son una de las principales causas y barreras para el mantenimiento de alta productividad y sostenibilidad del cultivo. En promedio las enfermedades del arroz causan hasta 15% de pérdidas en la producción bajo los manejos actuales del cultivo. Entre las enfermedades más importantes mundialmente se consideran pyricularia (Pyricularia oryzae), el añublo bacterial (Xanthomonas oryzae pv oryzae), el añublo de la vaina (Rhizoctonia solani), el virus del tungro en Asia y el virus de la hoja blanca en algunos países de América Latina, y más recientemente el añublo bacterial de la panícula causado por la bacteria Burkholderia glumae la cual ha aumentado en incidencia, severidad e importancia económica en muchos países de América Latina y Estados Unidos de América (Correa, 2015).
Combinación fecha de trasplante*genotipos (F*T)
En esta interacción sólo existieron diferencias significativas para las variables altura de planta, granos vanos y peso de grano. La combinación F2T4 (fecha 2 línea C14Za06) presentó mayor altura de planta, F2T6 (fecha 2 Morelos A-2010) obtuvo el mayor número de granos vanos por panícula y el mejor peso de grano se obtuvo en la combinación F1T4 (fecha 1 línea C21Za06) con un rendimiento de 1.29 kg m-2.
Combinación localidades*genotipos (A*T)
La combinación A5 y T2 (Zapata C14Za06) obtuvo mayor altura de planta (141 cm); A4 y T3 (Cocoyoc C20Za06) presentó mayor número de macollos productivos, granos manchados, el mayor número de macollos improductivos; en A1 y T6 (Jojutla Morelos A-2010) obtuvo un mayor número de granos por panícula; A4 y T6 (Cocoyoc Morelos A-2010) presentó mayor número de granos vanos y el mejor rendimiento se obtuvo en A1 y T3 (Jojutla C20Za06) con 1.40 kg m-2. Los resultados obtenidos coinciden con investigaciones anteriores que mencionan una respuesta diferencial en genotipos evaluados bajo diferentes condiciones, lo que indica que hubo diferencias entre ambientes y su influencia en la expresión de los genotipos en el rendimiento y las variables evaluadas (Orona, 2013).
Conclusiones
La mejor fecha de trasplante resultó ser la primera o la más temprana, que coincide con la mayor radiación solar y menos días nublados. El mejor ambiente fue el de Jojutla, aunque en promedio todas las localidades estuvieron por arriba de la media de rendimiento del estado de Morelos. Los mejores genotipos fueron la variedad testigo Morelos A-2010 y la línea C21Za06. Las mejores combinaciones fueron entre la localidad de Jojutla con la línea C20Za06, la mejor combinación entre fecha y genotipo fue la primer fecha de trasplante y la línea C21Za06.
