Aporte Santiaguino

Evaluación del rendimiento de maíz amiláceo (Zea mays L.) bajo condiciones de riego por goteo y la fertilización nitrogenada

Adan Acevedo Cruz¹

¹Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo. Ancash, Perú

Correspondencia:

Adan Acevedo Cruz
acevedo.libra@hotmail.com
Fecha de recepción: 29/09/2020 - Fecha de aceptación: 15/11/2020

Resumen

El maíz es un cereal de elevado potencial en producción de grano y es altamente sensible al déficit hídrico y al nitrógeno; estos dos factores son las principales limitantes de los productores maiceros de la Comunidad deVista Alegre en SanMarcos-Ancash. En ese sentido, el objetivo de esta investigación fue evaluar el rendimiento de maíz amiláceo en condiciones de riego y secano con dos niveles de nitrógeno. Para ello, el estudio se planteó en Diseño de Bloques Completos al Azar (DBCA) con un arreglo factorial de 2x2 en 3 repeticiones. El riego se aplicó durante el Periodo Crítico (PC) entre dos semanas antes y después de la floración; y las dosis de 150 y 300 kg/ha de N en el estado fenológico de V3 y V6. Obteniendo el mejor rendimiento de 6,036 tn/ha de maíz amiláceo con el riego y la dosis de 300 kg/ha de N, seguido de 4,397 tn/ha con la misma dosis en secano. Con la fertilización de 150 kg/ha de N los rendimientos de 3,285 y 2,975 tn/ha en las modalidades de riego y secano no expresaron diferencia significativa según la prueba de Tukey. El CV residual fue de 5,228 % y el R² de 97 %. Por tanto, la interacción entre el riego en el PC y la fertilización fraccionada de 300 kg/ha de N en las etapas V3 y V6 incrementa el rendimiento de maíz amiláceo.

Palabras Claves:

Zea mays L.; déficit hídrico; riego complementario; nitrógeno.

Introducción

El maíz ( Zea mays L.) es el tercer cereal de mayor importancia en la nutrición humana, básicamente para los países en desarrollo aporte el 25 % de calorías (Alexandratos y Bruinsma, 2012), sus características organolépticas de alto contenido en hidratos de carbono, proteínas y vitaminas convierten al maíz un alimento esencial. Sin embargo, la producción de este cereal en los últimos años viene siendo afectado entre otros por la irregularidad de las precipitaciones, caracterizada por una sucesión de años de déficit y años de excedencia (Noufe et al., 2015), provocando perdidas de rendimiento de hasta un 50 %, puntualmente si las deficiencias hídricas persisten durante el Periodo Crítico (PC) (Giménez, 2012).

Del mismo modo el nitrógeno, es uno de los factores limitantes en la producción de maíz (Maddonni et al., 2001). Este macronutriente participa en la síntesis de proteínas, su deficiencia provoca una menor tasa de crecimiento y expansión foliar; y también la clorosis en las hojas (Favere et al., 2017). Pero, el manejo deficiente del nitrógeno puede causar problemas medioambientales. Por ello, es importante tener en cuenta las condiciones edafoclimáticas para incluir la fertilización con las dosis necesarias y en el estado fenológico de mayor demanda de maíz por el nitrógeno (Rozas et al., 1999).

La producción de maíz amiláceo en la Comunidad de Vista Alegre está parcialmente limitada por la irregularidad de las precipitaciones y la oferta de nitrógeno del suelo, donde los pequeños agricultores familiares no cuentan con medios suficientes para paliar estas deficiencias; debido a escasos recursos económicos y a la baja tecnología empleada en la agricultura. En ese contexto, el presente estudio consistió en evaluar el rendimiento de maíz amiláceo en situación de riego complementario en el periodo crítico y la fertilización nitrogenada; con la finalidad de mejorar la producción de maíz optimizando el recurso hídrico y con ello pretender incrementar la frontera agrícola bajo riego.

Materiales y Métodos

Esta investigación experimental se llevó a cabo en las parcelas de la Comunidad de Vista Alegre situado a una altitud de 3395 msnm en el margen derecho del RíoMosna; en el distrito de San Marcos, provincia de Huari y departamento de Ancash; cuya posición geográfica es 9° 34’ 4” latitud sur y 77° 9’ 44” longitud oeste (figura 1).

El estudio se realizó en Diseño de Bloques Completos alAzar (DBCA) con 3 repeticiones en un arreglo factorial de 2x2, cuyos tratamientos fueron el riego complementario (R) y el Secano (S) para el factor principal, y dos niveles de fertilización nitrogenada DosisN1 (D1) y DosisN2 (D2) para el factor secundario y un factor de control el bloque. El diseño experimental se realizó en el programa Agricolae deRpara las siguientes modalidades: Riego-DosisN1", "Secano-DosisN2", Riego-DosisN2, "Secano-DosisN1"(figura 1).

El ensayo se instaló en una superficie de 180 m2 dividido en 3 bloques, cada una compuesta de 4 unidades experimentales de 2,5 m de ancho y 6 m de largo; separados por 1 m entre bloques y 0,5 m entre parcelas (figura 1).

La preparación del terreno y el surcado se realizaron de forma manual, en donde el maíz amiláceo se sembró con una densidad promedio de 55000 plantas/ha a una profundidad aproximada de 4 cm con espaciamientos de 0,60 m entre surcos y 0,30 m entre plantas, depositando 2 semillas por golpe en tres surcos en cada unidad experimental. Las labores culturales también se realizaron manualmente; tampoco se utilizaron agroquímicos para controlar plagas ni enfermedades.

Previo al aporte de la fertilización nitrogenada en forma de urea con 46 % de nitrógeno total, se determinaron los parámetros físicos químicos del suelo en el Laboratorio de Suelos y Aguas de la UNASAM. En base a este análisis del suelo, las dosis de nitrógeno suministrados en el cultivo de maíz fueron 150 kg/ha (Dosis N1) y 300 kg/ha (Dosis N2) de N considerando que para producir una tonelada de grano, el maíz requiere aproximadamente entre 20 a 25 kg/ha de N (Favere et al., 2017).

Los aportes se fraccionaron en dos momentos, el primero (50 %) se realizó en el estado vegetativo tres hojas (V3) mientras que el resto en el estado fenológico seis hojas (V6), se optó por realizar el aporte en estos periodos; ya que entre la siembra y el estado vegetativo cinco hojas (V5) la absorción de nitrógeno es baja (Rozas et al., 1999). Las instalaciones de riego por goteo estuvieron conformadas por los siguientes módulos:

Matriz

• 1 válvula de 2 1/2 pulgada (Llave de apertura/cierre)
• 10 m de tubería de conducción de PVC de 2 1/2 pulgadas
• 20 m de tubería secundaria de PVC de 2 pulgadas

Laterales

• 30 m de tubería porta laterales de PVC de 2 pulgadas
• 18 m de tubos de PE de 16 mm de diámetro
• 18 conectores de salida
• 18 micro válvulas de 16 mm de diámetro (color azul)
• 100 m de cinta de goteo de 16 mm de diámetro

El riego se aplicó en el periodo de mayor déficit hídrico (PC) que comprende aproximadamente dos semanas antes y después de la floración (Giménez, 2012). Para ello, el diseño agronómico del riego se realizó en elCROPWAT8:3 de la FAO, utilizando los datos. meteorológicos de la estación de Chavín (figura 2), el uso consuntivo del agua y la profundidad radicular del cultivo de maíz se tomaron como referencia del Riego y Drenaje de la FAO (Allen, 2006) y los parámetros del suelo se determinaron en el laboratorio de suelos y aguas de la UNASAM.

Alcanzado las mazorcas la madurez morfológica y fisiológica en un periodo de siete meses (siembra: 20/10/18-cosecha: 20/05/19), la unidad de análisis se seleccionó a partir de una población de 45 plantas de maíz de cada unidad experimental; mediante el Muestreo Aleatorio Simple (MAS) con un nivel de confianza de 95 %. Luego, los rendimientos expresados en tn/ha se analizaron en el software R versión 3.6.2.

Resultados y Discusión

Caracterización del suelo de la parcela experimental

La capa arable de suelo de la parcela experimental (0 - 0,40 m) es de textura franco arenoso; se caracteriza por su contenido de materia orgánica (2,446 %) relativamente baja y el nitrógeno total (0,122 %) de clase medio. La fracción del fósforo total que es el fósforo disponible (16ppm) es alta, sin embargo, solo una pequeña parte del fósforo disuelto en la solución del suelo es disponible para las plantas, puesto que la mayor parte se encuentra en compuestos químicos estables. Asimismo, el suelo tiene bajo nivel de potasio disponible (48 ppm), presenta una reacción fuertemente acida (pH=5,37) y es muy ligeramente salino (C.E=0,335dS/m) según el Laboratorio de Suelos y Aguas de la UNASAM.

Riego complementario por goteo

La evapotranspiración de refencia (ETo) se determinó con el método de Penman-Monteith y la precipitacion efectiva (Pe) con el método de S.C.S (Soil Conservation Service) del USDA, con lo cual el volumen de agua suministrado en las seis unidades experimentales mediante el riego por goteo (eficiencia=90 %) fue de 5,645m³ ; que representa 94,078 mm de agua al mes.

Análisis del rendimiento de maíz amiláceo

En la figura 4 se observa que el aporte de la fertilización nitrogenada de 300 kg/ha (DosisN2) incrementa el rendimiento del cultivo de maíz ya sea bajo riego y en secano con respecto a la dosis de 150 kg/ha (DosisN1). Dicha figura muestra la evolución relativamente paralela de los rendimientos promedios en las modalidades de riego en interacción con la fertilización. El coeficiente de determinación múltiple R2 del modelo lineal fue de 0,97, es decir el 97 % de la variación del rendimiento del maíz estuvo explicado por el riego, la fertilización nitrogenada, la interacción y el factor de control el bloque. La validación del modelo lineal se basó en la prueba de Shapiro-Wilk (p-valor = 0,760); que indica que los residuos se ajustan a la distribución normal. Asimismo, no se detectaron diferencias significativas entre las varianzas de los residuos en las modalidades de riego, fertilización e interacción con probabilidades críticas de 0,695, 0,062 y 0,256 respectivamente según la prueba de Bartlett, ni tampoco se encontraron valores atípicos de los residuos comprobado con la prueba de Bonferroni (p-valor =0,128). Por tanto, los residuos cumplen las condiciones de normalidad, homogeneidad e independencia, en efecto se realizó la prueba paramétrica del Análisis de Varianza.

El análisis de varianza (tabla 3) muestra el efecto aditivo del riego, de la fertilización nitrogenada y de la interacción entre ambas modalidades en el rendimiento de maíz amiláceo con p-valor <= 0,05. No obstante, Pedrol et al. (2008) indicaron ausencia de interacción entre el nivel hídrico y las dosis de nitrógeno a base de urea en suelos de tipo argiudol en cultivos de maíz de manera convencional, solo los diferentes niveles de nitrógeno afectaron el rendimiento de manera similar bajo riego y en secano. Esta diferencia en los resultados podría atribuirse a las condiciones edafoclimáticas o al sistema de producción.

En la figura 5 las letras a, b y c representan grupos homogéneos con la p-valor < = 0,05 según la prueba de Tukey. Donde los rendimientos obtenidos fueron de 6; 036 tn/ha de maíz en la modalidad de riego complementario y con la dosis de 300 kg/ha de N, seguido de 4; 397 tn/ha para la misma dosis de N; pero en secano. Con la dosis de 150 kg/ha de N no se observaron diferencias significativas de los rendimientos en ninguna de las modalidades. Sin embargo, se observó mayor homogeneidad en los rendimientos con respecto a las dosis de 300 kg/ha de N (tabla 4). Estos resultados se pueden corroborar con lo citado por diversos autores de que aporte de la fertilización nitrogenada especialmente en el estado V6 incrementa el rendimiento de maíz (Muchow y Sinclair, 1994; Barraco y Díaz-Zorita, 2005).

El rendimiento promedio de maíz amiláceo obtenido en todas las modalidades fue ampliamente superior que la producción regional que alcanza apenas 1; 2 tn/ha según el reporte de la Dirección Regional de Agricultura de Ancash DRAA (2020) para la campaña agrícola del año 2017. En consecuencia, los resultados obtenidos son bastante prometedores para las condiciones de producción tradicional, sin empleo de agroquímicos para el control de plagas y enfermedades, ni tampoco el aporte de otros macronutrientes como el fosforo y el potasio que son elementos esenciales para el cultivo de maíz como indican (Jacob y Kull, 1964). La producción de maíz se llevó a cabo con bajos niveles de insumos sintéticos, tal como muchas familias campesinas de la zona andina cultivan el maíz amiláceo.

Con respecto a los requerimientos hídricos del cultivo de maíz, el riego complementario durante el Periodo Crítico (floración) incrementó significativamente el rendimiento en un 27 % sobre el valor obtenido en secano para la dosis de 300 kg/ha de N. Del mismo modo, (Cakir, 2004) reportó el aumento del rendimiento de maíz de 40 % en bienestar hídrico en relación a las deficiencias de agua en el Periodo Crítico (PC). Este incremento del rendimiento de maíz en condiciones de mayor disponibilidad de agua en el entorno de la floración está relacionado con la eficiencia de la polinización (Hall et al., 1982) y la fijación del número de granos por superficie que es el componente principal del rendimiento (Otegui et al., 1995). No obstante, los rendimientos no fueron estadísticamente diferentes en las modalidades de riego y secano para la dosis de 150 kg/ha de N. Lo que podría explicarse entre otros factores, que para constatar el efecto de las irregularidades pluviométricas sobre la producción agrícola como afirman Janicot et al. (2001) y Ardoin (2004) es necesario realizar el estudio en años sucesivos donde con mayor frecuencia se observan exceso de precipitaciones o sequías.

Por otra parte, la calidad del estudio experimental en el campo se verificó mediante el coeficiente de variación residual de 5,228 % para una potencia de 99; 57 %, que significa que las tres repeticiones (3 bloques) por modalidad fueron apropiadas para conseguir los resultados fiables. También, el error estándar del rendimiento con la DosisN1 fue inferior que con la DosisN2 en las modalidades de riego y secano (figura 4).

Adicionalmente, se verificaron las posibles influencias exteriores en el rendimiento de maíz, a causa de condiciones pedo-climáticas, presencia de bioagresores o accidentes culturales que el bloque no fue capaz de controlar. Para ello, los residuos del rendimiento se representaron en forma de cartografía utilizando la librería lattice de R.

En la cartografía (figura 6), los cuatro niveles de colores indican 4 niveles de residuos; cuyos valores negativos están alrededor de -0,30 a -0,50 tn/ha de maíz (morado) y valores positivos que van desde+0; 15 hasta + 0,5 tn/ha (celeste). Estos residuos se interpretan comovariaciones del rendimiento por unidad experimental, en donde se observa buena distribución aleatoria de los mismos expresados mediante colores de diferentes intensidades; que demostró aún el efecto del riego y la fertilización en el rendimiento del cultivo de maíz amiláceo.

Conclusiones

Bajo las condiciones edafoclimáticas de la Comunidad de Vista Alegre situado en Ancash, en suelos de textura franco arenoso, con la materia orgánica relativamente baja (2,446 %) y fuertemente acida (pH=5,37). Se logró 6,036 tn/ha de maíz amiláceo con el riego complementario en el Periodo Crítico (floración); seguido de 4,397 tn/ha en secano; con la fertilización de 300 kg/ha de N en los estados fenológicos de V3 y V6. Con la fertilización de 150 kg/ha de N en la misma etapa fenológica; no se observó diferencia significativa entre 3,285 y 2,975 tn/ha de maíz en las modalidades de riego y secano respectivamente. La variación del rendimiento de maíz amiláceo estuvo explicada en un 97 % (R²) por el riego, la fertilización nitrogenada a base de urea y la interacción, y el Coeficiente de Variación residual (CVr) de 5,228 %. Por lo que se concluye, que la interacción entre el riego complementario en el Periodo Crítico y la fertilización fraccionado de 300 kg/ha deNen los estados vegetativos deV3 yV6 incrementa el rendimiento del maíz amiláceo; cultivado en similares condiciones que la agricultura familiar.

Referencias Bibliográficas

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