FENOLOGIA DE LA PLANTA DE ARROZ BAJO CONDICIONES DE ESTRÉS HIDRICO EN DIFERENTES FENOFASES Y DURANTE TODO EL CICLO

Transcripción

1 FENOLOGIA DE LA PLANTA DE ARROZ BAJO CONDICIONES DE ESTRÉS HIDRICO EN DIFERENTES FENOFASES Y DURANTE TODO EL CICLO Ramírez Esther; Rubén Alfonso; Isora Franco; Santiago Rodríguez Instituto de Investigaciones del Arroz. Autopista Novia del Mediodía Km 16 ½. Apartado 1, Bauta, La Habana Cuba. iiarroz@bauta.esihab.colombus.cu RESUMEN Durante tres años consecutivos se efectuaron estudios de campo en el Instituto de Investigaciones del Arroz con seis variedades de tipo IR, tres de ciclo corto (Amistad 82, ECIA 2005 y Perla de Cuba) y el resto de ciclo medio (J 104, IACuba 15 e IR 1529 ECIA) con siete manejos de agua en los que se impuso el estrés por supresión de la entrada de agua a la parcela a partir de determinada fenofase. Se empleó siembra directa en surcos separados a 15 cm, la densidad de siembra fue de 140 Kg de semilla/ha. En cada variante se evaluó el número de días desde la germinación hasta el cambio de primordio (Cp), desde el Cp hasta el inicio de floración (IF), desde el IF hasta el 50 % de floración (50 % F) y desde el 50 % F hasta la maduración total, con el objetivo de conocer la influencia de la falta de humedad en del suelo en la fenología de la planta de arroz. Los resultados mostraron que el estrés de humedad provocó una dilatación en la aparición y duración de cada fenofase y del ciclo cuya magnitud dependió de la variedad, la duración del estrés y del momento de incidencia. Los genotipos de ciclo corto presentaron incremento ligeramente menor en la duración del ciclo que los de ciclo medio en el tratamiento de sequía mas prolongada; los cultivares de ciclo medio mostraron diferencias marcadas entre si, en una misma variante de riego. Las variedades que sufrieron mayor prolongación de la fase reproductiva desde Cp-IF y desde If al 50 % de floración resultaron ser las más sensibles al estrés de sequía como fue el caso de la J 104 y la IACuba 15 que presentaron pérdidas en los rendimientos de 82,6 y 72,1 % respectivamente, mientras que las pérdidas en las de ciclo corto sólo alcanzaron un 50 % como máximo respecto a la variante en aniego permanente. Palabras claves: arroz, estrés de sequía, fenología RICE PLANT PHENOLOGY UNDER DROUGHT STRESS CONDITIONS APPLIED AT DIFFERENT PHENOPHASES AND DURING WHOLE CICLE ABSTRACT We conducted field trials during three years at the Rice Research Institute with six rice varieties IR type, three early maturing rice varieties (Amistad 82, ECIA 2005 y Perla de Cuba) and the others were medium maturing ones (J 104, IACuba 15 and IR 1529 ECIA). It was used seven water managements in which the water stress was imposed at different development stages. The direct sowing was carried out at 140 Kg of seed/ha in rows at 15 cm of distance. It was measured in each variant, the days number from germination to primordium change (Cp), from Cp to early flowering stage (IF), from IF to 50 % of flowering (50 % F). The objective of this study was to know the rice plant phenology under drought stress conditions. The results showed that the soil humidity lack caused an increase in the 42

2 duration of each phenophase in which it was present. It was founded that the early maturing genotypes showed a slightly minor increase in the cycle duration when it was compared with the medium maturing ones under soil drought stress conditions during whole cycle, also, the later genotypes group showed deep differences among them in any variant of drought condition. The varieties that showed the major duration of the reproductive phase (since Cp to 50 % of flowering stage) were the most sensitive to drought stress like J 104 and IACuba 15 which showed 82,6 and 72,1 % of yield losses respectively, whereas the major loss in the early maturing ones was 50 % when it were compared its performance under lowland and drought conditions during the whole cycle. Key words: drought stress, phenology, rice. INTRODUCCIÓN La aparición y duración de las etapas fenológicas de la planta de arroz durante su ontogenia, dependen no sólo de la variedad y su ciclo (12, 14), sino de los factores del medio en que se cultiva, entre los que se incluye la falta de humedad, especialmente del suelo, capaz de modificar, la anatomía, morfología, fisiología y bioquímica de la planta. La cuantía del efecto provocado por la carencia de humedad en el suelo, dependerá, además de la severidad, duración y fase de la planta cuando se produzca el estrés; del mismo modo, la producción en granos y materia seca, se verán afectados de forma diferencial entre variedades. El estrés hídrico provoca retardo en la aparición de las diferentes etapas fenológicas de la planta (11), por lo que este efecto es de gran importancia para la programación de las actividades agrotécnicas en áreas de producción; de aquí que la carencia de agua en la planta pudiera estar dada, además, por la falta de nivelación del suelo, trayendo consigo la existencia de áreas donde las plantas alcanzaran un desarrollo diferencial dentro de un campo, terraza o parcela. Por lo anteriormente expresado los objetivos a alcanzar en este trabajo se dirigieron a obtener una herramienta para predecir, con mayor efectividad el retardo en la aparición de las diferentes fenofases en variedades de arroz de tipo IR sometidas a estrés hídrico en diferentes etapas del desarrollo y conocer la respuesta de estos periodos de estrés en variedades de ciclo corto y medio. MATERIALES Y MÉTODOS. El estudio se desarrolló durante tres años, en las áreas experimentales del Instituto de Investigaciones del Arroz, Bauta, La Habana, en un suelo Gley Vértico Crómico Nodular Ferruginoso (5); empleándose, tres variedades de ciclo corto y tres de medio (Tabla 1). Se empleó un diseño experimental de bloque al azar con 4 réplicas para cada variedad con 7 bloques que representan los momentos de riego, las parcelas experimentales tenían un área total de 100 m,² de los cuales, el área útil fue de 75 m² y los restantes de borde; dispuestas en bloques convenientemente predeterminados para evitar la incidencia de un tratamiento sobre otro. La siembra se efectuó en la época de seca, de forma directa a una densidad de 140 kg de semilla por ha. La fertilización, con N, P, K y demás labores agrotécnicas, excepto 43

3 el manejo de agua, se realizaron según los Instructivos Técnicos del Arroz (10).Las variantes de manejo de agua se muestran en la tabla 1. Tabla 1: Variedades y tratamientos de manejo de agua. No Variedades Ciclo V1 Amistad 82 Corto V2 ECIA Corto V3 Perla de Cuba Corto V4 J104 Medio V5 IACuba 15 Medio V6 IA 1529-ECIA Medio Tratamientos TR1 Aniego hasta el inicio de floración TR2 Aniego hasta el cambio del primordio TR3 Aniego desde el cambio del primordio TR4 Aniego desde el inicio de la floración TR5 Sin aniego durante todo el ciclo (sólo lluvia) TR6 Aniego durante todo el ciclo hasta el de floración TR7 Aniego hasta AA-aniego desde cambio de primordio AA- Ahijamiento activo Para caracterizar el estrés hídrico en los tratamientos de mayor duración de la sequía (T3, T4 y T5), y en general la humedad del suelo, se realizó un estudio de la dinámica de humedad del suelo, a partir de evaluaciones realizadas semanalmente empleando el método gravimétrico. El porcentaje de humedad de cada parcela se determinó sobre la base de 3 muestras tomadas al azar en cada parcela y tratamiento a una profundidad de 0-20 cm, empleando el método de la barrena, depositando las muestras en pesa filtros previamente tarados; calculándose además la capacidad de campo del suelo (9) por el propio método gravimétrico, tomando cuatro puntos de 1m² cada uno en la zona experimental y por el mismo método se determinó el límite productivo. Se evaluó la duración en días después de germinado (DDG) de las fenofases del ciclo de vida de la planta, estructurado desde la germinación a cambio de primordio (), a inicio de paniculación (IP), en cinco plantones por réplica, tratamiento y variedad; el número de días hasta el de floración () y cosecha; estos dos últimos se evaluaron en el campo RESULTADOS Y DISCUSIÓN En el análisis de la dinámica de humedad del suelo referidas al área donde se cultivaron las variedades de ciclo corto y medio durante los años de estudio ( Figuras 1 y 2), se evidencia la existencia del estrés hídrico prolongado hasta el cambio de primordio (), en los tratamientos 3,4 y 5, con valores medios cuyas magnitudes oscilan entre 46,7 y 63,5% de la capacidad de campo para este suelo (19,4 a 26,4% de humedad), considerados estos valores muy bajos, dado los requerimientos del cultivo. Para la etapa del cambio de primordio al de floración en TR5, osciló de 49.5% de la capacidad de campo para las variedades 44

4 de ciclo medio en 1988 a 74% en las de corto en 1989 (de 20.6 a 30.8% de humedad); lo que confirma, que en todos los años de estudio con independencia de las variaciones propias de los experimentos de campo, la humedad del suelo alcanzó valores inferiores al límite productivo, el cual en este suelo es del 84% de la capacidad de campo. En estudios realizados en el IRRI (7), encontraron, que humedades en el suelo por debajo de 19%, pueden detener el crecimiento de la planta; dependiendo de la variedad y el estadio de crecimiento (8), disminuyendo el número de células en la planta hasta en 28% (13). Como se puede apreciar en ambas figuras las humedades en las que se desarrollaron las variedades en los tratamientos T3, T4 y T5 hasta el cambio de primordio, alcanzaron valores por debajo de la capacidad de campo, lo que afectó el crecimiento y desarrollo de las plantas. En el tratamiento 7, las áreas donde se encontraban, las variedades de ciclo corto presentaron durante tres semanas alcanzaron valores del 64% de la capacidad de campo (27% de humedad) y para las de ciclo medio durante cuatro semanas fue del 67% ( 28% de humedad), que si bien no constituyen un estrés de incidencia prolongada, si permitió conocer hasta donde se redujo la humedad del suelo en el período sin aniego. % de humedad CR Capacidad de campo 41,6% lím ite productivo 35%. SEQUIA 1988 SEQUIA SEQUIA SECANO Días después de germinado Fig. 1. Por ciento de humedad del suelo durante todo el ciclo para variedades de ciclo corto 45

5 Capacidad de cam po 41,6% lím ite product. 35%. % de humedad SEQUIA 1988 SEQUIA 1989 SEQUIA SECANO Días después de germinado Fig. 2. Porciento de humedad del suelo durante todo el ciclo para variedades de ciclo Medio En la duración del ciclo para la etapa vegetativa, desde la germinación a cambio de primordio se produjo una prolongación en las variedades de ciclo corto del 28%; mientras que en las de medio este fue del 23%, por lo que las de ciclo corto superaron ligeramente a las de medio en esta fenofase figura 3. Al analizar el ciclo por fenofase para la etapa reproductiva en el tratamiento de estrés prolongado (TR5), se encontró que el mayor incremento se produjo de cambio de primordio () a inicio de floración (IF) y de este al de floración con mayor incidencia en los genotipos de ciclo medio J104 e IACuba 15; alcanzando valores entre el 30 y 58% para el IF y de 58 a 144% en el F, respecto al tratamiento de aniego durante todo el ciclo del cultivo, lo que representó de 22 a 35 días de alargamiento a causa del estrés (Figuras 4 y 5). Se destaca la respuesta favorable en el tratamiento 7. (riego los primeros 40 días suspensión hasta cambio de primordio riego nuevamente desde esta fenofase); donde se reduce el consumo de agua en un 30%, con solo 4.5% de alargamiento del ciclo. Las diferencias más notables en la duración del ciclo por fenofase se encontraron entre el inicio y de Floración, lo que indicó que fue la etapa, más sensible a los diferentes períodos de duración del estrés hídrico, aunque más acentuado en las variedades de ciclo medio aquí estudiadas. El retardo experimentado en el desarrollo de la planta a causa del estrés de humedad provocó variación en la duración total del ciclo en el rango de días para la J 104, de 142 a 177 para la IACuba 15 y de días para la IR 1529 ECIA (figura 6) en la que se pudo apreciar una tolerancia moderada a la falta de agua y que mostró la menor diferencia en el ciclo (23 días) entre las variantes de sequía y aniego permanente, similar a la observada en las variedades de ciclo corto, lo que podría estar dado por la presencia de mecanismos o aspectos morfológicos en dicho cultivar (2, 4, 17), que permitieron un 46

6 comportamiento que difirió significativamente de los otros dos cultivares de ciclo medio en el TR 5. Los resultados demostraron que la duración de la fase reproductiva no fue estable para las diferentes variedades, incluso dentro de un mismo año, cuando las plantas se sometieron a estrés hídrico prolongado, resultando más sensible, del inicio al 50 % de floración, lo que constituyó el 1er reporte en Cuba; ya que en trabajos realizados por Alfonso et al. (1), se refieren al efecto de la sequía en la prolongación total del ciclo y en otros reportados por Franco Isora y Ramírez Esther (3) relativos la variación en la duración de las fenofases encontrada por Franco para arroz de aniego, se refiere a la influencia de la época de siembra. La duración del ciclo correlacionó significativamente con la de las diferentes fenofases, encontrándose las mayores diferencias en el número de días de dilatación entre el inicio y el 50 % de floración, confirmando que son estas las etapas mas sensibles a la sequía, especialmente en la variante de sequía mas prolongada (TR 5) con valores de r de 0,77*; - 0,85* y 0,88** cuando se correlacionaron la duración de las fenofases: número de días hasta el Cp; IF, y 50 % F con el rendimiento agrícola en las variedades de ciclo medio, donde la J 104 tuvo el peor comportamiento, con una dilatación del 65 % y 144 % para las fenofases desde el Cp hasta el IF y desde el IF al 50 % F respectivamente, seguido de la IACuba 15 con 51 % y 76 % y la IR 1529 ECIA con 30 y 58 % de incremento para las fenofases antes descritas, cuando se compararon las variantes TR 5 y TR 6. Estos resultados corroboraron lo planteado por Bashor et al. (1), Yamagata y Tsunoda (10,9) acerca de que las afectaciones sufridas por la planta de arroz bajo condiciones de sequía tienen su reflejo en el desarrollo de las diferentes partes y fenofases de la misma, que inciden marcadamente en el rendimiento y las que sufren una mayor afectación en la fase reproductiva son las más susceptibles al estrés de sequía. Las variedades de ciclo corto presentaron en general mejor respuesta a la falta de agua, lo que corroboró lo reportado por Yoshida (11) y Tavitas (8) quienes plantean que dichos cultivares tienden a manifestar una mayor eficiencia en el uso de este insumo. CONCLUSIONES La duración de las fenofases y el ciclo en condiciones de estrés de sequía depende del genotipo, la duración del estrés y del momento en que este incida. Las variedades que presentaron las mayores afectaciones en la duración de las fenofases resultaron ser las mas sensibles al estrés de sequía respecto al rendimiento tanto dentro de un mismo grupo con ciclo similar como entre genotipos con diferente ciclo. Bajo condiciones de sequía, la respuesta diferencial entre variedades respecto a la duración del ciclo podría ser utilizada como indicador para la selección. 47

7 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. Alfonso R.; J. Iglesias y E. Suárez. Avances en el mejoramiento genético del arroz para condiciones de secano en Cuba. II Encuentro Nacional de Riego del Arroz. MINAGRI. Inst. de Hidroeconomía. Ponen cias. p , Bashor M. K.; E. Hague R. U. Das and N. M. Miah. Relationship of flag area to yield, filled grains for panicle and panicle lenght in upland rice varieties. Newsletter 16 (2):12, Franco Isora y Ramírez Esther. Variación de la fase de ahijamiento con relación a la fase de cambio de primordio de las variedades de arroz. Cultivos Agroindustriales 5 (2) 13-25, Hernández L. A. y Tavitas Leticia. Mejoramiento de la planta de arroz para la eficiencia en el uso del agua. VIII Conferencia Internacional de Arroz para América Latina y el Caribe. Villa Hermosa Tabasco México p , Hernández, A; J. M. Pérez Jiménez; D. Boch; L. Rivero Nueva versión de clasificación Genética de los Suelos de Cuba. Inst. de Suelos, MINAG. 66 P International Rice Research Institute. Enviroment and its influence. pag in annual report. IRRI for 1979, Los Baños, Philippines, International Rice Research Institute. Environment and its influence. pag in annual report. IRRI for 1979, Los Baños, Philippines, International Rice Research Institute. Drought resistance. p in Genetic evaluation and utilization (GEU) program. Annual Report for Los Baños. Laguna. Philippines Martin A. N. J; Cabrera T. R. Manual de actividades prácticas de suelo. Ediciones ISCAH. La Habana MINAGRI. Instructivos técnicos para el cultivo del arroz Cuba Morgan J. M. Physiological traits for drought resistance p In: Drought Resistance in Cereals. Edited by F. W. Baker. Published for ICSU Press by C. A. B. International 221 P, Namuco O. S, K. T. Ingram and L. T. Fuentes. Root Characteristics of Rice Genotypes With different drought responses. International Rice Research Notes 18(1):38, Ouattar S; Jones R.J. and Crooks R. K. Effect of water deficit during grain on the pattern of maize grain. Kernel Growth and development. crop. Science 27(4): , Singh T; Singh Habirand and Naik D. S. Effect of water stress at three stages of growth on water use and water use efficiency of worf wheat. Indian Journal plant physiology VXXIX p , Tavitas F. Leticia. Informe Anual del Programa de Mejoramiento de Arroz para resistencia a sequía y a Piricularia oryzae. Zacotepec. Mor. México 60 p Tsunoda S. Dry matter productivity and yielding ability. pag In Science of plant. Volume three Genetics. Edited by Tanake Matsuo et al. Food and Agriculture Policy Research Center Tokyo 1008p, Yamagata H. Analisyis of morphological factors pag In. Science of de plant. Volume three Genetics. Edited by Tanake Matsuo et al. Food and Agriculture Policy Research Center Tokyo 1008p, Yoshida S. Factores que limitan el crecimiento y los rendimientos del arroz de temporal. p En: Arroz de Temporal. CONACIT México. 972 p