Influencia de EUR y TAN en el rendimiento de maíz (Zea maiz L.)

 

Influence of EUR and TAN on the yield of maize (Zea maiz L.)

 

Wendy Jiménez Jaramillo1, Jonathan López Bósquez1, Eduardo Quinatoa Lozada1, Vinicio Peralta Fonseca2, Wellington Pincay Ronquillo1

 

1Universidad Técnica de Cotopaxi extensión La Maná, La Maná – Ecuador

2Instituto Superior Tecnológico Ciudad de Valencia, Quevedo – Ecuador

 

Correo de correspondencia: wendyjimenez@itscv.edu.ec, jonathan.lopez9292@utc.edu.ec, eduardo.quinatoa1839@utc.edu.ec, vinicioperalta@itscv.edu.ec, wellington.pincay4586@utc.edu.ec

 

Información

del artículo

 

Tipo de artículo:               

Artículo original

 

Recibido:                      11/03/2023

 

Aceptado:                          14/04/2023

 

Publicado:                          15/06/2023

 

 Revista:

DATEH

 

Resumen

El presente trabajo evaluó dos densidades de siembra 0,25m*0,80m (tratamiento DC) y 0,12m*0,80m (tratamiento DD) y su respuesta ante algunos índices de eficiencia energética y radiación solar, determinando así su influencia en el rendimiento de maíz. Mediante muestreos destructivos se determinó:  peso de la materia seca de la parte aérea, índice de área foliar, tasa de asimilación neta, eficiencia en el uso de la radiación (EUR) y rendimiento, mostrando al tratamiento DC como el de menor duración en cuanto a ciclo vegetativo, mayor rendimiento (3,16 t.ha-1), y mayor EUR (1,79 g. m-2.MJ-1), respecto al tratamiento DD. Concluyéndose que la densidad de siembra superior a la recomendada influye en la duración del ciclo, el rendimiento y la EUR.

 

Palabras clave: eficiencia, área foliar, materia seca, densidades de siembra

 

Abstract

The present work evaluated two planting densities 0.25m*0.80m (DC treatment) and 0.12m*0.80m (DD treatment) and their response to some indices of energy efficiency and solar radiation, determining their influence on yield. of corn. Through destructive sampling, the following was determined: weight of the dry matter of the aerial part, leaf area index, net assimilation rate, efficiency in the use of radiation (EUR) and yield, showing the DC treatment as the one with the shortest duration in terms of to vegetative cycle, higher yield (3.16 t.ha-1), and higher EUR (1.79 g. m-2.MJ-1), compared to the DD treatment. Concluding that the sowing density higher than the recommended one influences the duration of the cycle, the yield and the EUR.

 

Keywords:  efficiency, leaf area, dry matter, stocking densities

 

 Forma sugerida de citar (APA): López-Rodríguez, C. E., Sotelo-Muñoz, J. K., Muñoz-Venegas, I. J. y López-Aguas, N. F. (2024). Análisis de la multidimensionalidad del brand equity para el sector bancario: un estudio en la generación Z. Retos Revista de Ciencias de la Administración y Economía, 14(27), 9-20. https://doi.org/10.17163/ret.n27.2024.01.

 

 


INTRODUCCIÓN

La radiación solar incidente en la Tierra es la principal fuente de energía de la mayoría de los procesos físicos, químicos y biológicos como la fotosíntesis, que influye en la evapotranspiración, crecimiento de los cultivos (Recalde et al, 2015). Los parámetros para estimar dicho crecimiento, cuando el agua y los nutrientes no son factores limitantes, es la producción de biomasa por medio de la tasa fotosintética, dependiente de la especie, la variedad (Córdova & Carreño, 2017)  y, el índice de área foliar, al presentar una correlación positiva con la cantidad de radiación interceptada, Lindquist, y Tsubo , citado en Albino y colabores (2015); Entonces, una mayor captura del recurso radiación, junto a una mayor eficiencia en su uso, determinaría un incremento en la productividad del cultivo, representado por la cantidad de producto logrado (materia seca o granos) por unidad de recurso capturado por el cultivo (De Oliveira et al ., 2018), obteniendo así  la eficiencia en el uso de la radiación (EUR). Considerando que el valor de radiación interceptada se asemeja a la cantidad de energía absorbida, cuando el vegetal no presenta tejidos en senescencia (Gao et al ,, 2018).

Al ser el maíz una especie con un elevado potencial de rendimiento asociado con altos niveles de fotosíntesis, su comportamiento fotosintético está determinado por su metabolismo C4, y los altos niveles de temperatura e intensidad luminosa que demanda Rincón et al. citado en (Hernández Córdova & Soto Carreño, 2013) . Según estadísticas del banco central del Ecuador, el rendimiento de maíz incrementó a 5,58 t.ha-1 en el año 2015, lo que se traduce en un aumento en la productividad del 136% (Monteros et al ., 2016), representando un rubro de gran importancia para las familias del país. Añadiendo que la ubicación geográfica del Ecuador, le permite una mayor recepción de radiación solar durante todo el año, ya que la incidencia es perpendicular a su superficie requiere un estudio más profundo de productividad relacionado con parámetros de eficiencia energética (Conelec, 2008).                                                        

 

Así, esta investigación planteó evaluar los efectos de la disponibilidad energética en el rendimiento del cultivo de maíz (Zea mays L.), identificando las fases fenológicas y calculando su duración. Además de analizar, evaluar y determinar la influencia de la radiación y tasa de asimilación neta (TAN), vinculados al rendimiento del cultivo de maíz, bajo dos densidades de siembra en el Campo Docente Experimental “La Tola” – Tumbaco.

 


 

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización y características del campo experimental

La investigación se desarrolló en el Campo

Académico Docente Experimental “La Tola” (C.A.D.E.T.), Cantón Quito, Parroquia Tumbaco, Barrio la Tola Chica, el cual se encuentra en una transición entre las zonas ecológicas de bosque seco montano bajo (bs MB) y bosque húmedo montano bajo (bh MB), con una región latitudinal templada. Presenta una topografía irregular con pocas áreas planas, gran parte de la superficie cultivadas tienen ligeras pendientes. Con una altitud de 2465 msnm, Temperatura Mensual 16,4 °C, Precipitación mensual 72,9 mm, Humedad relativa mensual 74%, Evaporación mensual 121,8 ml, Velocidad del viento 7,8 m/s.

El lote se distribuyó en cuatro parcelas con las siguientes características: DC: Parcela de densidad comercial (0.80m*0.25m) y DD: Parcela de doble densidad (0.80m*0.12m). DC1: Parcela destructiva de densidad comercial (0.80m*0.25m), y DD1: Parcela destructiva de doble densidad (0.80m*0.12m), éstas últimas sirvieron para el cálculo del área foliar mediante el método destructivo, por lo cual su producción no fue considerada para el rendimiento final.

 

La variedad de maíz considerada para este experimento fue INIAP 103- Mishqui Sara, y la densidad de siembra con dos niveles  D1: Densidad Comercial (0.80 m x 0.25 m), D2: Doble Densidad (0.80 m x 0.12 m), distribuidas en tres repeticiones por nivel.

 


 

 

Repetición

Código

Descripción

T1

1

V1D1R1

Maíz INIAP 103 espaciado a 0.80 y 0.25m

T1

2

V1D1R2

Maíz INIAP 103 espaciado a 0.80 y 0.25m

T1

3

V1D1R3

Maíz INIAP 103 espaciado a 0.80 y 0.25m

T2

1

V1D2R1

Maíz INIAP 103 espaciado a 0.80 y 0.12m

T2

2

V1D2R2

Maíz INIAP 103 espaciado a 0.80 y 0.12m

T2

3

V1D2R3

Maíz INIAP 103 espaciado a 0.80 y 0.12m

Tabla 1. Detalle de los tratamientos

 

Control de calidad de la información: Se comprobó la calidad de los datos de heliofanía y radiación solar proporcionados por el INAHMI, realizando correlaciones entre estos; mediante el programa estadístico INFOSTAT. 

 

Cálculo de la duración de las diferentes fases fenológicas: El inicio de una fase fenológica se registró cuando el 20% de órganos característicos de la fase en estudio emergieron, la plenitud es la fecha en la cual el 50% de órganos han aparecido y el fin de fase, la fecha en la cual se registra el 80% de órganos de la fase correspondiente (Martínez, 2017). Se inspeccionó diariamente el cultivo y se registró el número total de plántulas germinadas hasta que éstas representen el 20% del número total de semillas sembradas, sucesivamente, cuando el 20% de las plantas presentaron la cuarta hoja abierta fue considerado en etapa fenológica de prefloración, se contabilizaron los días transcurridos desde el 20% de la etapa de germinación hasta el 20% de la etapa de prefloración, obteniendo así el periodo de duración de la primera fase fenológica. Y, de la misma manera para el resto de fases. 

 

Determinación de la Materia Seca mediante el método del disco: Se tomaron muestras de hojas desde la prefloración cuando el cultivo presentó la plenitud de cada fase (el 50%), tomando al azar, dos plantas de la parcela destructiva DC (0,80 cm*0,25 cm) y cuatro plantas de la parcela destructiva DD (0,80 cm*0,12 cm). De cada arreglo se obtuvo el total de hojas de cada planta, pero, solo de las hojas impares se extrajo un disco foliar cortado con un sacabocados de área conocida, evitando seleccionar aquella donde se encontraban los nervios principales de las hojas. Solo para la fase de prefloración, se tomaron muestras de la hoja 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 cuando el 50 por ciento estuvieron presentes, mientras que para el resto de fases fue una sola toma.

 

Determinación del área foliar (AF) e índice del área foliar (IAF): Usando los datos obtenidos de materia seca, se procedió a la determinación del área foliar basándose en el método destructivo del disco o área específica de la hoja (AEH); Este método contempló la toma del peso seco de pequeños discos de hoja de un área conocida de un conjunto de plantas muestreadas, en la que se calcula el área de la hoja como Ad/Wd, donde Ad es el área y Wd es el peso seco los discos de hoja. El área de la hoja en conjunto fue calculada como Ad=AEH*Wb, donde Ab= área y Wb= peso seco de conjunto de hojas Marani y Levi, citado por (Vidal, 2012). El resultado se multiplicó por el número total de plantas de todo el tratamiento (510 en DC y 903 en DD) y se dividió para el número de plantas recolectadas (dos para DC y cuatro para DD), obteniéndose así el área total de cada parcela. Se calculó el Índice de Área Foliar (IAF) mediante la ecuación IAF= área foliar/marco de plantación propuesta por Apolo, Pérez, Martínez, & Egea, (2019). Los valores obtenidos de IAF de cada tratamiento fueron comparados entre sí mediante un análisis de varianza realizado en INFOSTAT; mientras que, los valores de área foliar (AF) fueron usados para el cálculo de la tasa de asimilación neta. 

 

Determinación de la Tasa de Asimilación Neta: Con los datos registrados de IAF y materia seca, se calculó la TAN según la fórmula TAN= (PS2PS1)/(T2-T1) *  (Ln AF2-LnAF1)/(AF2-AF1)

(Morales et al  ., 2015), los valores obtenidos fueron sometidos a un análisis de varianza entre tratamientos para determinar la significancia estadística.

 

Donde 

P1 y P2: Pesos de materia seca

T1 y T2: Tiempos 1 y 2

AF2 y AF1: Área foliar en los tiempos 1 y 2 Ln AF2 y Ln AF1: Logaritmos neperianos del área

foliar en los tiempos 1 y 2

 

Manejo de datos de radiación solar global: Se registraron los valores diarios de Radiación Solar Global (RSG) en W/m2 (obtenidos del Piranómetro HUKSEFLUY SR11- 8098, provisto en la Estación Meteorológica automática del INAMHI instalada en el CADET), acumulados para cada período, según lo señalado en el cálculo de la duración de las fases fenológicas y se calculó la Radiación Fotosintética Activa efectivamente interceptada  por el cultivo con la ecuación: RFAi t= 1-EXP – (K IAFt)  RSG t *0.5 (Estévez, 2017). 

 

Donde:

 

RFAi: Radiación Fotosintética Activa interceptada en el tiempo t, 

K: es el coeficiente de extinción que para el caso del maíz será igual a 0.65

IAF: es el Índice de Área Foliar en el tiempo t  RSGt: es la Radiación Solar Global en el tiempo t.

 

Rendimiento: Se cosecharon las parcelas DC y DD cuando el cultivo alcanzó la madurez fisiológica y se pesaron los granos de cada mazorca, para el cálculo de la eficiencia en el uso de la radiación. Adicional, como parámetro de calidad se contabilizó el número de mazorcas de primera, segunda y tercera de cada bloque y de cada tratamiento. 

 

Determinación de la eficiencia en el uso de la radiación (EUR): La Eficiencia en el uso de la Radiación solar se calculó siguiendo la ecuación EUR= R/RFA, R: rendimiento expresado en Kg/m2*día, RFA: radiación fotosintéticamente activa, expresada en MJ/ m2*día (Díaz-López et al., 2013), los datos obtenidos fueron usados en un análisis de varianza entre tratamientos para determinar cuál fue el más eficiente

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Al realizar las correlaciones entre heliofanía y radiación se obtuvo un valor en el coeficiente de Pearson = 0,93 y un p-valor < 0,0001, asegurando el uso confiable de estos datos en la determinación del resto de variables, porque de acuerdo al modelo existe una alta correlación entre estas dos variables climáticas. Por lo tanto, la diferencia de días existentes en cada fase y duración total entre los tratamientos (tabla 2 y 3) están marcadas por las cantidades de calor acumulado. Así, el rango de temperatura para el desarrollo de maíz oscila entre 10 y 30 °C (Hou et al ., 2014), constituyendo un factor determinante en el ritmo y la duración de la emergencia, el crecimiento y el desarrollo en general (Shim, Lee, & Lee, 2017). 

 

Para esta investigación las diferencias pueden atribuirse a la distancia de siembra implementada y al sombreo existente en la parcela DD, alterando la cantidad de temperatura acumulada por día responsable de acelerar o retardar el comportamiento fenológico (Solís et al., 2013). 

 

Para la variable IAF (tabla 4) con diferencias estadísticas significativas para tres de las cuatro mediciones en la fase fenológica de prefloración: Hoja 11, Hoja 13 y Hoja 15 respectivamente, resaltando el tratamiento DD como el que presentó los mejores promedios en las mismas mediciones (H11: 5,93; H13: 7,59; H15: 9,82), superando al tratamiento DC. Para las fases fenológicas restantes (panojamiento; aparición de estigmas; maduración lechosa; maduración cerea; maduración cornea) no se evidenciaron diferencias significativas entre los tratamientos bajo estudio. Estos valores podrían ser causa del sombreo entre las plantas sobre el terreno para el tratamiento 2 (DD), lo que ocasionaría una reducción en el ingreso de energía solar. Contradiciendo los resultados obtenidos por Morales et al, quienes expresaron, con el incremento del número de hojas por plantas, la respuesta es superior, ya que una mayor cantidad de hojas representa mayor superficie foliar y, por tanto, una posible capacidad fotosintética más alta, lo que se traduce en más materia seca acumulada y un incremento del rendimiento en granos, (Calero et al., 2018). Así, a valores menores de IAF, parte de la radiación solar no será interceptada por el follaje, lo que se transforma en una disminución de la fotosíntesis y aporte de fotosintatos para la producción de biomasa, Westgate et al., citado por Alegría, (2016). Con valores mayores, la proporción de follaje sombreado se incrementa, la relación fotosíntesis: respiración y el rendimiento decrecen, que es, lo que ocurrió en esta investigación Wells, 1991; Karlen y Camp, citado por Steduto et al., (2012). 

 

Entonces, según Andrade citado en Morales Ruiz et al ., (2014) la relación entre la producción total de materia seca por unidad de área y la densidad de siembra es asintótica porque después de un determinado valor de densidad, el aporte de plantas adicionales causa una reducción en el peso individual de las mismas por el incremento de la competencia entre ellas; al no existir un balance de la distancia entre hileras y plantas que no afecta el crecimiento y desarrollo del cultivo (Ricaurte, Michelangeli, Sinclair, Rao, & Beebe, 2016).

 

Resumen Duración de las Fases de Desarrollo - Densidad Comercial

Fase

duración días

 

 

GERMINACIÓN

13

PREFLORACIÓN

80

PANOJAMIENTO

13

APARICIÓN DE ESTIGMAS

26

MADURACIÓN LECHOSA

18

MADURACIÓN CEREA

32

 

 

DURACIÓN TOTAL       182

Tabla 2 Duración de las fases de desarrollo densidad   comercial (DC)

 

Resumen Duración de las Fases de Desarrollo – Doble Densidad 

Fase

duración días

 

 

GERMINACIÓN

15

PREFLORACIÓN

86

PANOJAMIENTO

12

APARICIÓN DE ESTIGMAS

29

MADURACIÓN LECHOSA

24

MADURACIÓN CEREA

24

  DURACIÓN TOTAL

 190

Tabla 3. Duración de las fases de desarrollo doble

densidad (DD)        Fases fenológicas

Densidad

Comercial(DC)      0,75 a      1,76 b      5,91 b      6,90 b      6,05 a      5,64 a      4,95 a      3,92 a      2,22 a      0,38 a

Doble

Densidad (DD)       1,22 a      5,93 a      7,59 a      9,82 a      6,47 a      6,01 a      4,50 a      3,69 a      1,89 a      0,46 a

CV          8,99     5,06         12,85

Tabla 4. Índice de área foliar, densidad comercial y doble

 

 densidad

Tratamientos

 

 

Prefloración

 

Hoja 9

Hoja 11

Hoja 13

Hoja 15

Densidad Comercial(DC)

0,008 b

0,0035 b

0,0024  a

0,0016 a

Doble Densidad(DD)

0,014 a

0,01 a

0,0036 a

0,0023 a

CV

13,01

13,66

13,67

14,41

Tabla 5. Tasa de asimilación neta, comercial y doble densidad - prefloración

 

La tabla 4, muestra la eficiencia del follaje y el incremento en biomasa por unidad de área foliar y de tiempo, representado con la variable Tasa de asimilación neta (TAN), evidenciando diferencias estadísticas significativas para las dos primeras mediciones en la fase fenológica de prefloración: Hoja 9 y Hoja 11 respectivamente, de las cuatro efectuadas,  resaltando el tratamiento DD  como el que presentó mejor promedio a los 40 días después de la germinación (hoja 9 : 0,014), superando al tratamiento DC. Situación que se invierte en la hoja 11: 0,01, tornándose más eficiente el tratamiento DC. Para las fases fenológicas restantes (panojamiento; aparición de estigmas; maduración lechosa; maduración cerea; maduración cornea) no se evidenciaron diferencias significativas entre los tratamientos bajo estudio. Estos resultados, podrían deberse al incremento en la densidad de siembra en el tratamiento DD, ocasionando, posiblemente que la respiración tienda a ser mayor que la fotosíntesis.  Resultados que coinciden con los reportados por Barrera et al, (2017), la mayor eficiencia fisiológica del maíz se presenta en los primeros 50 días, posteriormente disminuye, posiblemente por las condiciones del deterioro del área foliar y el autosombreamiento generado por el traslape de las hojas, que inciden en la intercepción de la radiación, además en la fase productiva la mayor cantidad de asimilados se dirigen hacia la mazorca. Así, según lo manifestado por Hernández & Soto (2012), cada especie responde de manera particular a los estímulos de radiación que recibe del ambiente, siendo diferentes estas respuestas incluso dentro de una misma especie en diversas etapas fisiológicas del desarrollo. Estos mismos autores mencionan, la tendencia marcada de encontrar una TAN mayor en los primeros estados de desarrollo de plantas, condición que se hace contraria en los estados más avanzados de crecimiento basados en estudios realizados en varios cultivos, de aquí la tendencia mostrada para esta variable y el índice de área foliar.


 

El resultado de las interacciones entre las variables IAF, TAN y las diferentes densidades de siembra expresado en rendimiento muestra como mejor al tratamiento DC con una media de 3,16 versus el tratamiento DD 2,31; esto debido probablemente a que el rendimiento por unidad de superficie se ve afectado por el incremento en la densidad de plantas. Este, ejerce alta influencia sobre el rendimiento de grano y las características agronómicas, pues según los estudios de Edwards y Purcell,  el  incremento se relaciona con el aumento de la densidad de plantas hasta cierto nivel, por encima del cual el rendimiento se estabiliza o en algunos casos baja (Gaso, 2018); Por el incremento de la competencia por agua, nutrientes y luz, cuya sombra ocasiona reducción en el volumen radical, número de mazorcas, cantidad, calidad  y numero de granos por planta (Blanco et al., 2015).  

 

Tratamientos

RFAi (MJ/m2*ciclo

EUR g/MJ

Medias

Densidad Comercial

176,08

1,795

1,80 a

Doble Densidad

177,05

1,304

1,31 b

Tabla 6. EUR y RFAi por tratamientos DC y DD - Análisis de varianza EUR

 

El valor de radiación interceptada se asemeja a la cantidad de energía absorbida, de manera particular cuando el vegetal no presenta tejidos en senescencia. Así, la tabla 6, muestra la relación entre radiación fotosintéticamente activa incidente (RFAi) y el rendimiento, obteniendo una eficiencia de 1,795 g MJ–1 y 1,304 g MJ-1 para el tratamiento DC y DD, respectivamente. 

Según Díaz, esta eficiencia podría ser resultado de la influencia de la cantidad de radiación solar, la habilidad de las hojas para fotosintetizar, el índice de área foliar, la arquitectura de la planta, la respiración, lo que se resume en factores internos de crecimiento relacionados con el genotipo y factores externos relacionados con el ambiente y las prácticas de manejo utilizadas durante el ciclo (Cabello, Hernández, González, Fundora, & Hernández, 2015). Resultados de EUR en maíz reportados por Díaz-López et al ., (2013), en Toluca- México con una variedad Cóndor, fueron de 0,48 g. m-2. MJ–1 y 0,32 g. m-2 MJ–1 para una variedad de maíz amarillo, los que difieren con los reportados por Andrade et al., de 1.52 a 1.53 g m– 2 MJ– 1, atribuyendo estas diferencias a los efectos del sitio donde se realizaron los estudios y a los genotipos utilizados. Así mismo, Hernández & Soto (2013), en Mayabeque – Cuba obtuvieron valores de EUR= 1,98 g. m-2. MJ–1 para cultivos sembrados en julio y 1,39 g. m-2. MJ–1 para los sembrados en junio, resultados que se asemejan a los obtenidos en la presente investigación. Influenciado, además, por la cantidad de radiación solar determinada por la ubicación geográfica y sus diferentes latitudes siendo para Cuba de 22°,58’ latitud Norte, para México de 19° 18´latitud Norte y Ecuador 0° 13' 50" Sur. Lo que, sin lugar a duda demuestra que una mayor recepción de radiación se encuentra en latitudes bajas. 

CONCLUSIONES

La duración del ciclo de cultivo de maíz fue modificada por la dificultad o facilidad que presentaron las plantas en la intercepción de la radiación solar in situ, requiriéndose 182 días para el tratamiento DC y 190 días para el tratamiento DD, hasta alcanzar su maduración fisiológica.

 

Los resultados obtenidos de TAN e IAF indicaron que, después de los 45 días de la germinación la parcela DC pasó a ser más eficiente en la cantidad de producción de materia seca, además de presentar una cobertura foliar distribuida en toda la fase de prefloración, mientras que las plantas con competencia de espacio y luz en la parcela DD, evidenciaron lento crecimiento,  ineficiencia en la captación de radiación solar  a pesar de tener  cobertura anticipada de hojas en los primeros 45 días de prefloración.

 

Al relacionar rendimiento y radiación fotosintéticamente activa, se obtuvo como resultado para el tratamiento DC una EUR= 1,79 g.m-2 MJ-1 y para el tratamiento DD la EUR fue de 1,30 g.m-2 MJ-1, corroborando que la densidad comercial hace mejor uso de los recursos energéticos, siendo más eficiente que la doble densidad

 

CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES

Cada uno de los autores desempeñó un papel fundamental en el desarrollo de esta publicación, Wendy Jiménez se encargó de la estructuración, propuesta y redacción del manuscrito, mientras Jonathan López, Eduardo Quinatoa, Vinicio Peralta y Wellington Pincay llevaron a cabo la revisión, correcciones y aprobación del articulo antes de enviarlo a la revista.

 

AGRADECIMIENTOS:  

Universidad Central del Ecuador- Tumbaco

 

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