Introducción

El cultivo de maíz es uno de los más importantes en el mundo después del trigo y el arroz, en México se encuentra distribuido en prácticamente todas las regiones ecológicas y edáficas. Al igual que otros cultivos como el frijol, las calabazas, el chile, este cereal es la base principal de la alimentación de los mexicanos ya que aporta carbohidratos y proteínas a los consumidores. Es un cultivo tradicional con mucha importancia social y económica, es utilizado por la agroindustria y alimentación animal para elaboración de aceites, frituras, harinas y otros derivados generando numerosos empleos. Los productores de maíz en México, cultivan ocho millones de hectáreas al año, de las que 1.5 millones cuentan con riego, mientras que 6.5 millones se cultivan en condiciones de temporal (^{Turrent et al., 2012}).

En el estado de Morelos, el maíz es el segundo cultivo más importante después de la caña de azúcar, ya que es cultivado en una superficie de 29 268 hectáreas (^{INEGI, 2009}). De las cuales, 1 614 ha se siembran en condiciones de riego con un rendimiento medio de 3.63 t ha^-1 y 25 401 ha se siembran bajo temporal con un rendimiento medio de 3.36 t ha^-1 predominando el uso de variedades mejoradas en los dos sistemas de cultivo (^{SAGARPA-SIAP, 2014}).

Sin embargo, debido al calentamiento global y al cambio climático los rendimientos de maíz se verán afectados seriamente por la escasez de agua, principalmente en las zonas áridas y semiáridas que comprenden dos terceras partes de México, Se estima que en la actualidad, el 15% de su territorio, se encuentra altamente expuesto al riesgo de los impactos adversos directos del cambio climático (^{Landa et al., 2008}).

La amenaza del cambio climático global afectara significativamente los factores climáticos indispensables para el crecimiento de los cultivos, como son la precipitación y la temperatura, impactando negativamente sobre la producción agrícola. En zonas semiáridas se espera una mayor frecuencia y severidad de sequías y calor excesivo, condiciones que pueden limitar significativamente el crecimiento y rendimiento de los cultivos. ^{Jones (2003)}, indica que los pequeños productores de maíz podrían esperar disminución en la productividad de alrededor del 10%, con fuertes variaciones regionales donde la temperatura y las precipitaciones jugaran un papel importante en la disponibilidad del agua para la agricultura.

Las consecuencias pueden ser muy profundas para los agricultores de subsistencia ubicados en ambientes frágiles, donde se esperan grandes cambios en su productividad, pues estos agricultores dependen de cultivos que potencialmente serán muy afectados, por ejemplo, alimentos básicos como maíz, frijoles, papas o arroz (^{Altieri y Nicholls, 2009}). Aunque en los últimos años se han realizado modelaciones importantes del cambio climático, es necesario integrar la incertidumbre en el proceso de toma de decisiones y desarrollo de políticas (^{Schneider 2003}) que definan acciones preventivas a sus efectos, en la producción de alimentos.

Por su parte, ^{Nelson et al. (2009)} mencionan que el aumento de las temperaturas terminara por reducir la producción de los cultivos deseados, a la vez que provocara la proliferación de malas hierbas y plagas. Los cambios en los regímenes de lluvias aumentan las probabilidades de fracaso de las cosechas a corto plazo y de reducción de la producción a largo plazo. Aunque algunos cultivos en ciertas regiones del mundo puedan beneficiarse, en general se espera que los impactos del cambio climático sean negativos para la agricultura, amenazando la seguridad alimentaria mundial que podría alcanzar 9 mil millones de habitantes en 2050.

Por lo anterior, las acciones que deben atenderse ante la situación del cambio climático en el mundo es la transferencia de tecnología principalmente en los sistemas de riego, la validación de híbridos y variedades que se adapten a las condiciones que se esperan sean cambiantes en las diferentes regiones del país y en conjunto con la construcción de infraestructura en las comunidades rurales, se constituyan como factores indispensables para que los pequeños agricultores aprovechen con mayor eficiencia el agua disponible y que exista la posibilidad de incrementar los rendimientos para satisfacer las necesidades de alimentación de los seres humanos y animales. Por lo tanto, el presente trabajo de investigación tuvo como objetivo evaluar el comportamiento agronómico de seis híbridos recomendados para la región oriente de Morelos cultivados en un sistema de riego por goteo y la técnica de fertirrigación.

Materiales y métodos

El trabajo de investigación se realizó durante el ciclo invierno-primavera 2014 en el campo experimental de la Escuela de Estudios Superiores de Xalostoc de la Universidad Autónoma del estado de Morelos, ubicada en el Ejido de Xalostoc, municipio de Ayala Morelos, localizado geográficamente en las coordenadas 18° 44’36.30” latitud norte y 98° 54’31.88” longitud oeste respecto al meridiano de Greenwich, con una altura de 1 294 msnm (Google Earth, 2015) (Figura 1).

Figura 1 Ubicación del experimento.  

El clima que predomina es el cálido, de humedad baja, precipitaciones que oscilan entre 720 y 820 mm y tiene una temperatura media anual de 24 °C, el viento tiene una dirección de noreste a suroeste (^{INAFED, 2012}). La preparación del terreno consistió en un barbecho, rastreo y surcado con tracción mecánica. Se surco a una distancia de 1 metro. La instalación del sistema de riego se realizó una vez que se terminó de preparar el suelo. Se procedió a colocar las líneas secundarías de tubería de PVC, se perforo el tubo con broca de 5/8, se colocaron empaques, conectores iniciales, tubo ciego, conectores rápidos y la cintilla, posteriormente se procedió a probar e1 sistema para observar su adecuado funcionamiento. Posteriormente, se procedió a colocar estacas al final del surco y los tapones finales a las cintillas para después amarrarlos y evitar que se movieran por efecto de la temperatura y el viento. La selección de los híbridos a evaluar en fertirrigación se hizo por la dotación de semilla por el INIFAP- Zacatepec (Cuadro1).

Cuadro 1 Material vegetativo evaluado en fertirrigación ciclo invierno-primavera 2014, Campo experimental Escuela de Estudios Superiores de Xalostoc de la UAE-MOR. 

La siembra se realizó a una distancia de 30 cm entre plantas, depositando dos semillas por mata, teniendo una densidad de 66 666 plantas por hectárea. Para el control de malezas presentes se aplicó Glifosato a razón de 2.5 l de i.a. ha^-1 y para las malezas que pudieran ocasionar un problema al cultivo se aplicó Gesaprim calibre 90 en preemergencia a razón de 2.5 kg de i.a. ha^-1. Posteriormente para controlar malezas en forma postemergente se aplicó 2-4-D amina a razón de 1.5 l de i.a ha^-1. La aplicación de agua se realizó mediante el sistema de riego por goteo. Para calcular la cantidad de agua que se utilizó se empleó el método indirecto considerando la evaporación media mensual y la fenología del cultivo, empleando la siguiente fórmula:

Donde: ETC= evapotranspiración máxima mensual, mm; ETo= evapotranspiración del cultivo de referencia, mm; EV= evaporación en mm; Lr= lámina de riego en mm; Kc= coeficiente de ajuste en función del desarrollo vegetativo del cultivo; mediante la curva única de Hansen, adimensional; Kp= coeficiente del tanque evaporímetro tipo “A” (0.75) (Doorembos y Pruit, 1977); Ea= eficiencia de aplicación del sistema de riego, adimensional.

La fertilización se realizó con la fórmula general 140-160-180, aplicándose el fertilizante al momento de regar de acuerdo con las etapas fenológicas del cultivo. Empleando fertilizantes solubles. Inicial 15-30-15, desarrollo 18-6-18, crecimiento 25-10-10, producción 13-6-40. Se presentó gusano cogollero (Spodoptera frugiperda), pero el daño no fue significativo por lo que se determinó no aplicar ningún insecticida. El diseño experimental que se utilizo fue el de bloques completos al azar con seis tratamientos y tres repeticiones. La parcela experimental consistió de 20 m² con cuatro surcos de cinco metros de largo. Se midieron variables en planta como en mazorca empleando los descriptores para maíz del CIMMYT (^{IBPGR, 1991}). Las variables fueron: hojas arriba de la mazorca. Se contaron 10 plantas por entrada, después del estado lechoso cuando se alcanzó la madurez fisiológica. Hojas totales. Se contaron en 10 plantas después de la floración tanto masculina como femenina. Diámetro de mazorca (mm). Se midieron diez mazorcas con vernier electrónico en el centro de la mazorca. Número de hileras. Se contaron el número total de hileras en 10 mazorcas en la parte central. Peso de mazorcas (g). Se pesaron 10 mazorcas con balanza electrónica marca Torrey modelo SX-B30.

Rendimiento. Para calcular el rendimiento de grano se empleó la fórmula de Combe y Picard (1994).

Donde: R= rendimiento en kg ha^-1; NP ha^-1= número de plantas ha^-1; NP P^-1= número de mazorcas por planta; NG M^-1= número de granos por mazorca; P1g= peso específico de un grano.

La cosecha se realizó en forma manual cosechándose los dos surcos centrales de cada experimento y posteriormente se desgranaron cuando el grano tenía una humedad aproximada de 14%. El Análisis de datos se calcularon análisis de varianza para las seis variables. La comparación de medias entre los tratamientos se efectuó con la prueba de Tukey al 5% de significancia. Para el análisis estadístico y de correlación se empleó el paquete estadístico Statistical Analysis System (SAS) versión 9.4.

Resultados y discusión

Los resultados del análisis de varianza (p≤ 0.05) para las variables evaluadas se presentan en el Cuadro 2; se muestra que hubo diferencias significativas para todas las variables. El híbrido que mayor número de hojas arriba de la mazorca presento fue el H-377 con un promedio de 6.4 y el que menor número de hojas arriba de la mazorca fue el H-515 con un promedio de 5.4, los demás oscilaron en un rango de 5.6 y 6.1.

Cuadro 2 Valores promedio de las características de híbridos evaluados en fertirrigación en Xalostoc. 

HRMZ= hojas arriba de la mazorca; HT= hojas totales; PM= peso de mazorca; DM= diámetro de mazorca; NHI= número de hileras; RG= rendimiento de grano.

Lo anterior, indica que a pesar que son materiales mejorados y tienen una base genética más homogénea responden de manera diferente al manejo, niveles de fertilización, riego, control de malezas, plagas, enfermedades y condiciones ambientales, motivo por el cual hay que evaluar en ambientes diferentes al lugar de origen para que los productores dispongan de información confiable para determinar que material vegetativo adquirir y establecerlos en sus parcelas.

El coeficiente de variabilidad (CV), usado como una medida de precisión en la conducción de experimentos (^{Wong et al., 2007}) para el peso de grano fue 21.9%, considerado como aceptable. Los CV de las demás características fluctuaron entre 2.3 y 8.9%, por lo que el manejo de los datos se consideran como adecuados y homogéneos.

Estos resultados indican que una de las características de importancia agronómica es el número de hojas que la planta de maíz pueda desarrollar ya que son las que proveen de fotosintatos necesarios para la actividad fisiológica de las plantas, por lo que las hojas arriba de la mazorca y de la mazorca son más importantes que el número de hojas abajo de la mazorca debido a que son las que se encargan de captar mayor radiación solar y como consecuencia influyen de manera directa en el tamaño del grano e incremento en el rendimiento puesto que son las hojas más jóvenes de la planta y son las que presentan la mayor tasa fotosintética. Estos resultados coinciden con lo reportado por ^{Fischer et al. (1987)}, quienes encontraron que en poblaciones tropicales de maíz el número de hojas y mayor área foliar arriba de la mazorca resultó en un significativo incremento en el rendimiento de grano. Por su parte, ^{Lambert (2010)} considera que las hojas son el sitio en que se realiza la fotosíntesis y constituyen un factor que contribuye a la producción de biomasa y la producción de grano.

Las hojas arriba de la mazorca y la misma hoja de la mazorca son las más jóvenes en la planta, por lo que tienen las tasas fotosintéticas mayores y se mantienen por más tiempo (^{Thiagarajah et al., 1981}), así mismo, las hojas arriba de la mazorca son las que aportan en mayor proporción los fotoasimilados a la mazorca durante el llenado de grano (^{Tollenaar, 1977}), en cambio las hojas por debajo de la mazorca ya no aportan gran cantidad de fotoasimilados ya que se encuentran en el área sombreada, además de la senescencia que presentan dado que son las primeras hojas que aparecen(^{Dwyer y Stewart, 1986}).

En cuanto a la variable cantidad de hojas totales los resultados del análisis de varianza al (p≤ 0.05) detecto diferencias significativas entre los tratamientos evaluados, el hibrido con mayor cantidad de hojas fue el H-377 con 13.6 y el de menor cantidad de hojas fue el H-443 con un promedio de 12.3 hojas, observando una reducción de entre 30 y 35% de hojas con respecto al comportamiento de los materiales en su lugar de origen (20 hojas). Esto probablemente se debe a que el lugar de donde provienen los materiales es una región con mayor temperatura lo cual influye para que la planta emita un mayor número de hojas al existir mayor radiación solar. A pesar de que, al final del ciclo productivo de la planta las hojas de la parte baja no son tan importantes debido a la senescencia y poca cantidad de fotoasimilados que aportan, si lo son antes de la época de formación de flores masculinas y femeninas puesto que, son las que aportan la mayor cantidad de fotosíntesis para el crecimiento y desarrollo. El total de hojas que la planta forma durante su vida productiva influye considerablemente en la polinización, en un mejor llenado de grano, traduciéndose en un mayor rendimiento.

Estos resultados coinciden con lo reportado por ^{Ospina et al. (2012)} quienes registraron una media de 12 a 14 hojas en evaluaciones de híbridos y consideran que la temperatura es el factor que más influye sobre la cantidad de hojas totales producidas por la planta, mientras que otros factores como la falta de agua o de nutrientes, afecta en menor medida ésta característica. Mientras que el ^{INTA (2006)} menciona que la producción de granos de un cultivo dependerá de la capacidad del mismo en crecer (producir biomasa) y proporcionar esa biomasa a los granos. Para ello debe desarrollar su aparato foliar e interceptar el máximo posible de radiación y alcanzar la máxima tasa de crecimiento unas semanas antes de floración; además el aparato fotosintético debe prolongar su actividad para asegurar un buen llaneado de los granos (senescencia tardía de las hojas) debiendo generar adecuadamente las estructuras reproductivas.

Para la variable diámetro de mazorca los resultados del análisis de varianza muestran que existieron diferencias estadísticas significativas al (p≤ 0.05) entre los tratamientos evaluados. El hibrido que mejor comportamiento tuvo en esta variable fue el H-382 con un diámetro de mazorca en promedio de 51.03 mm y el que presento un menor diámetro de mazorcas fue el H-443A con un promedio de 42.38 mm. Este comportamiento probablemente se debe al efecto resultante de la aplicación del fertilizante de acuerdo con las etapas fenológicas de las plantas, distancia entre hileras, distancia entre plantas y densidad de siembra, ya que cuando se tuvo una sola planta por mata se tuvieron mazorcas de mayor longitud y diámetro, así como a las diferencias genotípicas entre los materiales evaluados. Así mismo, se considera que la producción de maíz realizada bajo condiciones de riego proporciona la cantidad adecuada de agua en el momento de la floración masculina y femenina y debido a ello existe una mayor polinización y fecundación de los óvulos de la mazorca, influyendo en el diámetro de la mazorca y este a su vez en el peso del grano de mazorca.

Estos resultados coinciden con lo reportado por ^{Otahola y Rodríguez (2001)} quienes encontraron que el mayor diámetro de mazorcas lo obtuvieron cuando sembraron las plantas a 0.90 m entre hileras. Mientras que ^{Vásquez (1998)} encontró que el mayor diámetro de la mazorca se obtuvo al sembrar las plantas a una distancia de 0.2 y 0.25 m entre plantas. Por su parte, ^{Chura y Tejada (2014)} encontraron una alta correlación entre el diámetro de las mazorcas con el rendimiento en maíces amarillos, ya que a mayor diámetro de las mazorcas se tiene mayor número de granos por hilera y da lugar a un mayor rendimiento.

Para la variable número de hileras por mazorca los resultados del análisis de varianza indicaron que existieron diferencias estadísticas significativas al (p≤ 0.05) entre los tratamientos evaluados. El mayor número de hileras lo presento el H-374C con 17.8 hileras en promedio y el menor número de hileras lo tuvo el H-515, los demás materiales evaluados fluctuaron en un rango de 14.4 y 15.4 hileras. Este comportamiento posiblemente se debió al arreglo topológico de las plantas en el campo, al vigor de las plantas, laminas adecuadas de riego, control adecuado de plagas, malezas y niveles adecuados de fertilización de acuerdo con las etapas fenológicas de las plantas, además de que al sembrar a mayor distancia entre surcos y entre plantas se tiene un mejor aprovechamiento de la luz solar y la planta elabora mayor cantidad de elementos nutritivos traduciéndose en mazorcas de mayor longitud, diámetro y mayor número de hileras, siendo una de las características deseables en las mazorcas para incrementar el rendimiento, ya que existe una relación directa entre el número de hileras con la cantidad de grano por mazorca.

Estos resultados coinciden con lo encontrado por ^{Díaz et al. (2009)} quienes reportaron hasta 15.5 hileras por mazorca para materiales híbridos. Por su parte, ^{Cervantes et al. (2014)} encontraron híbridos con un rango de 12.7 a 16.6 hileras en promedio por mazorca y que uno de los factores que influye en el número de hileras es el vigor inicial de las plantas.

Para la variable peso de mazorca los resultados del análisis de varianza mostraron diferencias estadísticas significativas al (p≤ 0.05) entre los tratamientos evaluados. El mayor peso de mazorca lo tuvo el H-377 con 206.8 g y el menor peso lo presento el H-374C con 142.5 g., debido a que las mazorcas son más pequeñas. Y probablemente los granos contengan mayor cantidad de harina. Los restantes materiales estuvieron en un rango de entre 201.3 y 147 gramos. Los resultados obtenidos muestran el efecto que tiene el medio ambiente, el riego, la fertilización por etapas fenológicas, el control de plagas, malezas, altas temperaturas que favorecen una elevada fotosíntesis, los nutrientes, la densidad de siembra y la tasa de crecimiento sobre este componente del rendimiento.

Esto indica que cuando se manejan adecuadamente los factores de la producción, principalmente la cantidad de agua y nutrientes en el momento de la polinización y formación del grano se obtienen mazorcas más grandes, con mayor peso y granos más pesados, lo cual influye notablemente en el rendimiento. Resultados similares fueron reportados por ^{Faiguenbaum (1997)} quien encontró que en un cultivo bien manejado y cosechado con madurez óptima se puede alcanzar un peso promedio de mazorcas de entre 380 a 400 g. por su parte ^{Luchsinger y Camilo (2008)} encontraron que el peso de mazorcas está fuertemente relacionado con la influencia del medio ambiente, la densidad de siembra, altura de planta, época de siembra y con número de mazorcas por hectárea, obteniendo pesos individuales de mazorca entre 274 y 391 g.

En cuanto a los resultados del análisis de varianza muestran que existieron diferencias estadísticas variable rendimiento los significativas entre los híbridos evaluados. Mediante la comparación de medias (Tuckey 0.5) de probabilidad se encontró que el mejor material en cuanto a rendimiento de grano fue el tratamiento cuatro (H377B) con 7 613.3 kg ha^-1 seguido del tratamiento uno (H-515B), con 7 350 kg ha^-1 y el que menor rendimiento presentó fue el tratamiento tres con 3 643.3 kg ha^-1, muy por debajo de la media estatal para maíz; sin embargo, 83% de los tratamientos (híbridos: H377B, H-515B, H516B, H-382B y H-443a) supero el promedio estatal para maíz de riego de 3.5 t ha^-1 (^{CONAGUA, 2014}), tal como puede apreciarse en la Figura 2.

Figura 2 Rendimientos de grano obtenidos en los genotipos de maíz. Generada de resultados de investigación e información de ^{CONAGUA (2014)}.  

Estos resultados probablemente se deben a que el maíz responde a niveles óptimos de fertilización con nitrógeno, fósforo y potasio de acuerdo con las etapas fenológicas de las plantas, laminas adecuadas de riego principalmente en la etapa de formación de la inflorescencia masculina, femenina y al momento de la polinización, altos índices de luminosidad para la elaboración de fotoasimilados, así como el efecto que tiene el medio ambiente en el crecimiento de las plantas. Resultados similares fueron encontrados por ^{Cirilo y Andrade (1996)} quienes consideran que en general el peso de los granos puede representar cerca de la mitad del total de las partes aéreas de la planta (índice de cosecha), así como la relación que existe entre el crecimiento de las plantas en floración temprana y el período de llenado del grano debido a la asimilación intensa de nitrógeno. Mientras que ^{Salazar y Martínez et al. (2009)} encontraron que el peso del grano de maíz está influenciado 80% por el medio ambiente.

Los resultados del análisis de correlación (Cuadro 3) al que fueron sometidas las variables de estudio se observó que existió una fuerte correlación entre hojas arriba de la mazorca con número total de hojas (63%), se encontró una correlación moderada con diámetro de mazorca (22%) y con número de hileras por mazorca (22%), esto es importante ya que estas características influyen de manera directa en los rendimientos de grano al ser las hojas las que proporcionan la mayor cantidad de nutrientes. La variable de número total de hojas existió una fuerte correlación con hojas arriba de la mazorca (63%) ya que se está midiendo el mismo carácter y una moderada correlación con rendimiento de grano (25%) puesto que las hojas son un factor que incide en el rendimiento pero que están presentes otros factores como la fertilización y la cantidad de agua disponible para lograr un mayor rendimiento.

Cuadro 3 Coeficientes de correlación y nivel de significancia para cada par posibles de los caracteres evaluados en híbridos de maíz ciclo invierno-primavera 2014. 

^**= significativo al 0.01 de probabilidad; ns= no significativo. HRMZ= hojas arriba de la mazorca; HT= hojas totales; PM= peso de mazorca; DM= diámetro de mazorca; NHI= número de hileras; RG= rendimiento de grano.

En cuanto a la variable diámetro de mazorca existió una muy fuerte correlación con la variable peso de mazorca (85%) son variables que se encuentran relacionadas directamente ya que al existir mayor diámetro de mazorca se tiene mayor peso de mazorca, así como una fuerte correlación con número de hileras (56%) y una moderadamente fuerte correlación con rendimiento de grano (34%). En cuanto a la variable rendimiento de grano se encontró una moderadamente fuerte correlación con el peso de mazorca (46% y con el diámetro de mazorca (34%).

Conclusiones

Se estudiaron cuatro genotipos de maíz blanco y dos genotipos de maíz amarillo, de los cuales los híbridos que alcanzaron mayor rendimiento y adaptación en esta región de estudio, fueron los de color blanco superando los rendimientos medios a nivel estatal y regional.

El híbrido 377B fue el genotipo que mayor adaptación y respuesta presentó en cuanto a rendimiento promedio en esta región, superando 52% al rendimiento medio estatal de maíz grano.

Por otro lado, el híbrido 443A de grano color amarillo, presentó un buen comportamiento en cuanto a rendimiento y puede ser una opción para los productores de la región, toda vez que se asegure el mercado.