SECADO EXPERIMENTAL DE SEMILLAS DE FESTUCA ALTA Y RYEGRASS ANUAL Bartosik, Ricardo (1) ; Leandro Cardoso (1) ; Enzo Daniel Piñeiro (2) ; Jorge Castaño (1) ; Diego de la Torre (1) (1) INTA Balcarce, Ruta 226 km 73,5 - Balcarce (7620), Argentina (1) Alumno, FCA UNMdP, Ruta 226 km 73,5 - Balcarce (7620), Argentina rbartosik@balcarce.inta.gov.ar,lcardoso@balcarce.inta.gov.ar, daniel25edp@hotmail.com, jcastano@balcarce.inta.gov.ar, ddelatorre@balcarce.inta.gov.ar RESUMEN: el presente trabajo tiene como objetivos determinar el tiempo requerido para secar semillas de Ryegrass anual y Festuca alta con diferentes caudales de aire y evaluar el efecto del tiempo de secado sobre la calidad de las simientes. Los caudales de aire utilizados para el secado fueron aproximadamente 1,3 y 2 m 3 min -1 t -1. Los resultados del presente trabajo indicaron que es posible secar semillas de especies forrajeras como ryegrass anual y festuca alta desde 22 y 14-15 % de humedad inicial, respectivamente, hasta una humedad final inferior a 13% con el caudal de aire más bajo (1,3m³ minˉ¹ tˉ¹) sin pérdidas importantes de calidad de la simiente (PG). Palabras clave: Semillas forrajeras, Aire natural, Poder germinativo. EXPERIMENTAL DRYING OF TALL FESCUE AND RYEGRASS SEEDS ABSTRACT: the objectives of this work were to determine the drying time of ryegrass and fescue seed with different airflow rates and to evaluate the effect of the drying time on seed quality. The airflow rates investigated were approximately 1,3 y 2 m 3 min -1 t -1. The results of this work indicated that was possible to dry seeds of Ryegrass and Fescue from 22 and 14-15% initial moisture content, respectively, to a final moisture content of 13% with the lowest airflow rate (1,3m³ minˉ¹ tˉ¹) without affecting the quality of the seed (germination test). Keywords: Seeds, Natural air, Germination test INTRODUCCION En argentina se comercializan anualmente unas 25.000 toneladas de semillas de especies forrajeras. De estas, aproximadamente 14.000 son producidas en el país, mientras que 11.000 son importadas (en su mayoría correspondiente a semillas de alfalfa). La producción de semillas nacionales certificadas es de aproximadamente 10.000 toneladas, mientras que las 4.000 toneladas restantes corresponden a semillas sin certificar. Las especies de mayor producción en Argentina son cebadilla criolla (3.600 t), alfalfa (1.500 t), ryegrass anual (1.350 t), ryegrass perenne (1.100 t) y festuca (1.100 t) (Dubois, 2006). El contexto internacional coloca a Argentina como un posible productor y exportador de semillas, con lo cual se pueden generar importantes divisas y mano de obra para el país. Sin embargo, existen aun algunos aspectos técnicos de la producción, manejo y acondicionamiento de las semillas que deben ser ajustados para lograr una mayor eficiencia de producción de semillas de calidad. Las semillas de las especies forrajeras no pueden almacenarse húmedas. Al igual que en los granos, el almacenamiento de semillas húmedas resulta en una alta actividad biológica, producto de la respiración de la propia semilla y de los hongos del almacenamiento. Estos hongos encuentran condiciones favorables para su desarrollo cuando la humedad de la semilla es elevada, por encima de 13-14% (depende del tipo de semilla), respirando y consumiendo la materia seca de las semillas. Como resultado de su metabolismo liberan anhídrido carbónico, agua y calor. La liberación de calor resulta en el autocalentamiento de la semilla, con importantes pérdidas de calidad como por ejemplo disminución del poder germinativo (PG) (Wicklow, 1995). Por tales motivos, el correcto manejo en la poscosecha de las semillas de forrajeras se basa en la premisa de almacenarlas sanas, secas y limpias. La práctica corriente en la producción de semillas forrajeras consiste en el corte e hilerado de las especies previo a su cosecha y trilla. Esta actividad (corte e hilerado) se realiza cuando la semilla tiene humedades cercanas a 40-45%. Luego, el material cortado se deja secar en la andana hasta obtener humedades cercanas a 12-14%, para posteriormente realizar la recolección y trilla mecánica (Castaño, 2005). La práctica de corte, hilerado y secado a campo está extensamente difundida a lo largo de toda la geografía del país. Sin embargo, la práctica de secado a campo frecuentemente resulta en pérdidas de calidad de la semilla (pérdida de PG), retraso en la liberación de los lotes, importantes pérdidas por desgrane al efectuar la recolección y problemas en la logística de las empresas semilleras. En definitiva, pérdidas económicas para el establecimiento.
Las condiciones climáticas en la etapa previa a la cosecha son determinantes para lograr un secado a campo rápido y sin pérdidas de calidad, lo cual se consigue con días de alta temperatura, baja humedad relativa y vientos de moderada intensidad. Si se dan este tipo de condiciones, las semillas podrán ser recolectadas y trilladas un par de días después de haber realizado el corte e hilerado, con relativamente pocas pérdidas de calidad. Sin embargo, si las condiciones climáticas luego del corte e hilerado son de baja temperatura y días húmedos, entonces el secado a campo puede tardar semanas, con la consiguiente pérdidas de semillas en el campo (desgrane) y pérdida de calidad de aquellas semillas que se pudieron cosechar (pérdida de poder germinativo). De esta manera queda determinado que algunas zonas productivas, por las condiciones climáticas en el momento de la cosecha, tienen buen potencial para implementar el sistema de secado a campo, mientras que en otras zonas este sistema resulta demasiado riesgoso. Una alternativa al secado a campo es el secado artificial de las semillas. El secado artificial de las semillas forrajeras permite que se coseche anticipadamente, reduciendo notablemente el desgrane de las semillas (más crítico en algunas especies que en otras) disminuyendo asi el efecto de la variabilidad climática. El secado artificial de semillas forrajeras se realiza con aire natural a baja temperatura (AN/BT). Una limitante de los sistemas de secado AN/BT es el relativamente largo tiempo de secado, motivo por el cual, si no es correctamente diseñado y operado, puede resultar en pérdidas de calidad de la semilla (pérdida significativa del poder germinativo). Para minimizar dichas pérdidas de calidad durante el secado es necesario relacionar el caudal de aire de secado y la humedad inicial de la semilla a las condiciones climáticas del lugar. El objetivo final es lograr bajar la humedad de las simientes a valores seguros, permitiendo el almacenaje con bajo riesgo de pérdidas de calidad. Cuando comienza el proceso de secado la semilla tiene una humedad uniforme en toda la profundidad del lecho de secado. Luego de algunas horas de funcionamiento de ventilador, la semilla de la base de la celda de secado alcanza la humedad final deseada, mientras que las capas superiores se encuentran todavía a humedades por encima a las aconsejadas para el almacenamiento seguro. A medida que el ventilador sigue funcionando, el frente de secado avanza en el mismo sentido que la dirección del caudal de aire (Figura 1). De esta manera, la última semilla que se logrará secar es la que está ubicada en la parte superficial del lecho de secado, por lo que el caudal de aire debe dimensionarse de manera tal que el frente de secado arribe a la capa superior antes que se produzcan pérdidas de calidad en la semilla (Bartosik y Rodríguez, 2006). Semilla 25% humedad Semilla 21% humedad Semilla 17% humedad Semilla 13% humedad Semilla 9% de humedad CAUDAL DE AIRE Figura 1. Esquema de avance del frente de secado en una celda. Se detalla el perfil del lecho de secado con las capas de semillas con diferentes contenidos de humedad (humedad inicial: 25%).
El proceso de secado se considera terminado cuando el frente de secado atraviesa toda la masa de semillas. Una limitante de los sistemas de secado con aire natural es el relativamente largo tiempo de secado. Para secar semillas desde 20 a 13% de humedad, con un caudal de aire cercano a 1 m 3 min -1 t -1 se requieren entre 400 y 1000 horas de ventilador, de acuerdo a las condiciones climáticas del lugar. Esto implica que las semillas de la capa superior de la celda van a permanecer húmedas (aproximadamente a la misma humedad a la que fueron cosechadas) durante un largo periodo de tiempo (400 a 1000 horas). Esto conforma un riesgo, con posibles pérdidas de materia seca (MS) y calidad de la semilla (pérdida de PG). Esta situación puede ser aun más crítica en regiones de climas cálidos, en donde la temperatura durante la época de secado es elevada, con lo cual aumenta la actividad biológica en la capa superior del silo (mayor respiración de la semilla, hongos e insectos presentes). También puede ser crítico en aquellas zonas de climas húmedos, ya que el aire ambiente no tiene suficiente potencial de secado. Por tales motivos se recomienda incrementar el caudal de aire a 4 o 5 m 3 min -1 t -1 para aquellas zonas con condiciones climáticas inapropiadas. Los objetivos del trabajo fueron: 1) cuantificar el proceso de secado de especies forrajeras de festuca alta y ryegrass anual a diferentes caudales de aire y 2) evaluar el efecto del contenido de humedad inicial y del secado artificial sobre el poder germinativo de las semillas. MATERIALES Y METODOS Secadora Experimental Una de las principales limitantes al realizar experiencias de secado a escala real está relacionada a la disponibilidad de grandes cantidades de semilla, lo cual impide la realización de suficiente cantidad de ensayos como para poder evaluar todos los factores que afectan el secado de las semillas forrajeras. El INTA ha desarrollado una secadora experimental de semillas forrajeras que permite realizar experiencias de secado a escala, sin la necesidad de contar con grandes volúmenes de semilla (Figura 2). La secadora esta compuesta de 6 cámaras de secado de aproximadamente 0,280 m 3 cada una, en donde la regulación del caudal de aire se puede hacer de manera individual para cada cámara. Esta secadora permite realizar hasta 6 experimentos a la vez, contemplando diferentes especies forrajeras, diferentes humedades o diferentes caudales de aire. La secadora cuenta a su vez con la posibilidad de controlar el ventilador de acuerdo a la humedad relativa ambiente, y también tiene un cuenta horas, lo cual permite llevar un registro de las horas de funcionamiento de la máquina (Castaño y Bartosik, 2007). Figura 2. Fotografía de la secadora experimental del INTA, mostrando la vista de frente detallando el tablero de control.
Durante los meses de diciembre de 2007 y enero de 2008 se realizaron en la EEA INTA Balcarce experiencias de secado artificial utilizando la secadora experimental de semillas forrajeras. La secadora se ensayó con dos especies de semillas forrajeras, ryegrass anual (Lolium multiflorum) y festuca alta (Festuca arundinacea) cosechadas durante el verano de 2007-2008. Para cada ensayo, dos celdas de la secadora se llenaron con aproximadamente 50 Kg de semilla. Cada una de las celdas se reguló individualmente de manera de obtener un caudal de aire de aproximadamente 1,3 m 3 de aire por minuto y por tonelada de semilla (m 3 min -1 t -1 ) y otro mayor de aproximadamente 2 m 3 min -1 t -1. La regulación del caudal de aire se realizó mediante la apertura o cierre de una válvula de guillotina que regula el paso de aire a cada celda individual, mientras que la medición del caudal de aire obtenido se realizó con un anemómetro. Debido al bajo volumen de aire, para poder medir mejor la velocidad del aire con el anemómetro se confeccionó una tapa a la celda, la cual tiene un solo orificio de 6 cm de diámetro. Al salir todo el aire correspondiente a la celda a través de un orificio pequeño, la velocidad del aire aumenta lo cual permite una lectura más precisa de la misma. El caudal de aire de la celda se calculó mediante la relación entre la velocidad del aire y el área del orificio de medición. Una vez cargada la secadora con semillas se encendió el ventilador, el cual funcionó de manera continua hasta la culminación del proceso de secado. Se tomó la humedad inicial de la semilla (entrada a la secadora), y durante todo el transcurso del secado con una frecuencia diaria en dos lugares dentro de la celda (superior e inferior). La determinación de humedad se realizo con un instrumento electrónico por capacitancia (DICKEY- JOHN modelo GAC 2100). El secado se dio por concluido en el momento en que las semillas presentaron un porcentaje de humedad apto para su almacenaje, con bajo riesgo de pérdida de calidad (entre 12 y 13% de humedad). Poder germinativo A la muestra extraída de cada unidad experimental (celda) se le hizo poder germinativo tanto al comienzo como al final de la experiencia. Las semillas fueron colocadas en bandejas plásticas de 14 por 22 cm sobre un sustrato formado por papel de filtro colocado sobre una capa fina de algodón ( top paper ). El sustrato fue humedecido completamente eliminando el agua excedente. Previamente las semillas se colocaron en heladera durante 48 hs a 8 ºC para interrumpir la dormancia, luego se incubaron durante 21 días en una cámara de germinación con 12 horas de luz a 25ºC, las semillas se regaron cada cuatro días, y se contabilizaron las semillas germinadas según normas ISTA (ISTA, 1985). RESULTADOS Secado de Ryegrass anual En la celda 1 se reguló el caudal de aire a 1,27 m 3 min -1 t -1. La humedad inicial de semillas fue de 21,3% en la parte superior y 22% en la parte inferior del lecho de secado. Luego de 239,6 horas de secado la humedad de las semillas fue de 12,9 y 12,2% en la parte superior e inferior, respectivamente (Figura 3). En la celda 2 el caudal de aire se reguló a 2,13 m 3 min -1 t -1. La humedad inicial fue de 20,8% en la parte superior y 21,8% en la parte inferior, y luego del mismo tiempo de secado (239,6 hs), la humedad de la semilla fue de 12,1 y 12,0% en la parte superior e inferior respectivamente (Figura 4). Sin embargo, la celda 2, con mayor caudal de aire, demoró en secar la semilla por debajo de 13% poco más de 150 horas, mientras que la celda 1, con menor caudal de aire, requirió 80 horas más que la celda 2 en lograr secar la semilla a la humedad deseada (menos de 13%). En las figuras 3 a 6 se puede apreciar también que la semilla en la parte inferior de la celda perdió humedad más rápidamente que en la parte superior, lo cual indica que el frente de secado avanza de abajo hacia arriba, en el mismo sentido que la dirección del aire. De acuerdo a estas figuras se requeriría entre 20 y 50 horas extras de secado para lograr llegar a 13% de humedad en el lecho superior de la celda de secado (a mayor humedad inicial, mayor cantidad de horas extras de secado).
Humedad (%) Humedad (%) 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 0 50 100 150 200 250 300 Figura 3. Cambio en el contenido de humedad de las semillas de ryegrass anual secadas en la celda 1 (menor caudal de aire). 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 0 50 100 150 200 250 300 Figura 4. Cambio en el contenido de humedad de las semillas de ryegrass anual secadas en la celda 2 (mayor caudal de aire). Poder germinativo Ryegrass anual Respecto al poder germinativo se pudo observar que no hubo diferencias sustanciales entre las muestras tomadas al inicio (húmedas) y las tomadas al culminar la experiencia (secas) para ambos caudales de aire (Tabla 1). Los valores de PG iniciales fueron entre 80,5 y 87%, mientras que los finales fueron de 79,5 a 83%, observándose una caída de PG de entre 0 y 5 puntos porcentuales. Tabla 1. Valores promedios del poder germinativo de cuatro repeticiones para los ensayos de secado de semillas de ryegrass anual. Muestra de Semilla Alto Caudal de Aire Posición en la Celda Bajo Superior Inferior Superior Inferior Inicial 87 83.5 80.5 81 Final 82 83 79.5 81
Humedad (%) Humedad (%) Secado de Festuca alta La celda 1 se reguló para un caudal de aire de 1,29 m 3 min -1 t -1, y se colocaron semillas con una humedad inicial de 14,8% en la parte superior y 15 % en la parte inferior de la celda. Luego de 80,7 horas de secado la humedad de las semillas bajó hasta 12,3 y 11,8% en parte superior e inferior de la celda, respectivamente (Figura 5). En la celda 2 el caudal de aire se reguló a 1,93 m 3 min -1 t -1, y la humedad inicial de la semilla fue de 13,6% en la parte superior de la celda y de 14,8% en la parte inferior. Luego de 80,7 horas de secado la humedad de las simientes fueron de 12,2 y 12,1% en la parte superior e inferior de la celda, respectivamente (Figura 6). En la Figura 6 se puede apreciar que la mayor humedad inicial de la semilla en la parte inferior de la celda 2 causó el rehumedecimiento de la semilla en la parte superior poco después de comenzado el secado (la humedad removida de la parte inferior del lecho de secado se depositó transitoriamente en la parte superior). El secado de la semilla en la parte superior de la celda comenzó a partir de la mitad del período de secado. 16 15 14 13 12 11 10 9 8 0 20 40 60 80 100 Figura 5. Cambio en el contenido de humedad de las semillas de festuca alta secadas en la celda 1 (menor caudal de aire). 16 15 14 13 12 11 10 9 8 0 20 40 60 80 100 Figura 6. Cambio en el contenido de humedad de las semillas de festuca altasecadas en la celda 2 (mayor caudal de aire).
Poder germinativo Festuca alta Respecto al poder germinativo se pudo observar que no hubo diferencias sustanciales entre las muestras tomadas al inicio (húmedas) y las tomadas al culminar la experiencia (secas) para ambos caudales de aire (Tabla 2). Los valores iniciales de PG oscilaron entre 75,5 y 84,5%, mientras que los finales se situaron entre 75 y 80%. La disminución del PG fue de entre 0,5 y 6 puntos porcentuales. Tabla 2. Valores promedios del poder germinativo de cuatro repeticiones para los ensayos de secado de semillas de festuca. Muestra de Semilla Alto Caudal de Aire Posición en la Celda Bajo Superior Inferior Superior Inferior Inicial 80 79 75.5 84.5 Final 75.5 80 75 78.5 CONCLUSIONES Los resultados del presente trabajo permiten concluir que es posible secar semillas de especies forrajeras como ryegrass anual y festuca alta desde 22 y 14-15 % de humedad inicial, respectivamente, hasta una humedad final inferior a 13% con relativamente bajos caudales de aire (1,3m³ minˉ¹ tˉ¹) sin pérdidas importantes de calidad de la simiente (PG). El tiempo requerido para lograr secar la semilla hasta una humedad en el que no haya riesgos de pérdida de calidad se incrementa a medida que la simiente presenta mayor contenido de humedad inicial. Además, existe una diferencia en el tiempo de secado para obtener la humedad final deseada entre estratos. Primero se seca el estrato inferior y luego el estrato superior del lecho de secado, poniendo en evidencia que el frente de secado avanza en la misma dirección que el aire dentro de la celda. A una misma humedad inicial de la semilla e iguales condiciones ambientales el tiempo de secado, y así el tiempo de exposición de la simiente a condiciones que pueden ocasionar perdidas de calidad, disminuye a medida que se incrementa el caudal de aire específico. AGRADECIMIENTOS Se agradece a las empresas KWS y Los Húsares viejo por suministrar las semillas para realizar las experiencias de secado. Este trabajo fue realizado con fondos de los proyectos del INTA: AEAI 5742 PRECOP: Eficiencia de Poscosecha y AEFP 1483 Tecnología de producción de semillas de calidad de especies forrajeras. BIBLIOGRAFIA BARTOSIK, R., Rodríguez, J. 2006. Secado en Silo con Aire Natural a Baja Temperatura. http://www.cosechaypostcosecha.org/data/articulos/postcosecha/secadosiloairenaturalobajatempera tura.asp Accedido en Enero 2008. Poscosecha de Granos, EEA INTA Balcarce. CASTAÑO, J. 2005. Producción de Semilla de Gramíneas Forrajeras en el Sudeste Bonaerense. Materiales Didácticos Nº 10. INTA Balcarce. Septiembre 2005, Balcarce, Argentina. CASTAÑO, J. BARTOSIK, R. 2007. Secadora Experimental de Semillas Forrajeras. INTA Balcarce. Gacetilla informativa. Marzo 2007, Balcarce, Argentina. DUBOIS, M. 2006. Resúmenes Jornada de Producción y Comercialización de Semillas Forrajeras. INTA Pergamino y AIANBA. p 49-50. Agosto Septiembre de 2006, Pergamino, Argentina. ISTA 1985. Internacional Rules for Seed Testing. Rules 1985. Seed Science and Tecnology. Suiza. 13: 356-513. WICKLOW, D.T. 1995. The Mycology of Stored Grain: An Ecological Perspective. In Stored Grain Ecosystems. Jayas D.S., White N.D.G, Muir W.E. eds.pp 205-206. 1995, New York, EEUU.