ARTÍCULOS

Calidad fisiosanitaria de semillas de soja: efecto combinado de exposición al ambiente y niveles de daño mecánico en la cosecha

Pérez, M.A.; L. Hernández , S. Kopp, R.J. Novo y S.D. García

M. A. Pérez, S. Kopp y S.D. García. Cátedra de Biología Celular. R.J. Novo.Terapéutica Vegetal. Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Córdoba. CC 509, 5000 Córdoba, Argentina. L. Hernández. Aceitera General Deheza, La Carlota, Córdoba, Argentina. Correspondencia a M. A. Pérez: maperez@agro.unc.edu.ar

RESUMEN

En la Argentina, el negocio de producir semilla fiscalizada de soja presenta baja rentabilidad, por lo que es necesario un sistema de producción altamente eficiente para poder competir. Al respecto, no se ha evaluado la sensibilidad de algunos cultivares al retraso del momento de cosecha y al perjuicio provocado en esta operación, medido en términos de calidad de sus semillas. El objetivo de este trabajo fue evaluar la calidad fisiosanitaria de semillas de soja de diferentes cultivares en respuesta a tratamientos combinados de periodos de exposición al ambiente y niveles de daño mecánico en la cosecha, en condiciones locales de producción. Se trabajó con semillas de soja de cuatro cultivares con diferentes grados de deterioro ambiental, incidencia fúngica y efectos mecánicos. Se evaluó la calidad a través de ensayos de germinación, vigor, daño mecánico, contenido de humedad y sanidad. La respuesta de las variables fisiosanitarias a la acción mecánica fueron diferentes en los cultivares evaluados, evidenciándose disminución de la germinación y del vigor y en general un aumento en la incidencia fúngica. Sin embargo, estos efectos fueron menos marcados que los ocasionados por el factor periodo de exposición al ambiente.

Palabras clave: Soja; Glycine max; Calidad de semillas; Exposición al ambiente; Daño mecánico.

Physiosanitary quality of soybeans: combined effect of environment exposition and levels of mechanic damage in the harvest.

SUMMARY

In Argentina, the business of certified soybean seed production shows underperformance; therefore, a highly efficient production system is necessary to be able to compete in this field. In this respect, factors affecting competitiveness such as the sensitivity of some cultivars to the delay in harvest time and to the damage resulting from this delay have not been evaluated in terms of seed quality. The objective of this study was to evaluate the physiosanitary quality of soybean seeds from different cultivars in response to combined treatments of environmental exposure and levels of mechanical damage at harvest in local production. Soybean seeds from four cultivars with varied degrees of environmental damage, mechanical damage and fungal incidence were studied. Quality was evaluated through germination, vigor, mechanical damage, moisture content, and health tests. The response of physiosanitary variables to the mechanical procedures differed for each of the evaluated cultivars, which showed a decrease in germination and vigor and, generally, an increase in the incidence of fungi. However, these effects were less marked than the effects resulting from the environmental exposure period factor.

Key words: Soybean; Glycine max; Seed quality; Environment exposition; Mechanic damage.

Fecha de recepción: 09/12/09;
fecha de aceptación: 14/09/10

INTRODUCCION

La soja (Glycine max (L.) Merr.) se ha convertido en la más importante de las oleaginosas cultivadas a nivel mundial en las últimas tres décadas y es muy utilizada como fuente de proteínas y de aceite vegetal comestible (Dhingra et al., 2001). Para su cultivo se dispone de un paquete de herramientas tecnológicas muy desarrollado, pero requiere del suministro de semillas de alta calidad en cantidad suficiente para mantener el área sembrada.

En la Argentina, el negocio de producir semilla fiscalizada de soja presenta baja rentabilidad, debido a la extendida utilización de semilla de uso propio e incluso ilegal, por lo que es necesario un sistema de producción altamente eficiente para poder competir.

Durante la producción, la semilla de soja sufre un proceso de deterioro que afecta su calidad, ocasionado por factores como el manejo del cultivo, las condiciones ambientales durante su permanencia en el campo, así como las prácticas de cosecha implementadas. Al respecto, Obando Flor et al. (2004) sostienen que las variedades de semillas de soja presentan diferencias de calidad como respuesta al daño mecánico. Asimismo, estudios realizados por Horling et al. (1991) permitieron establecer que existen diferencias varietales debidas al efecto del deterioro ambiental y del nivel de infección fúngica. En relación a ello, no se ha evaluado la sensibilidad de algunas variedades comerciales de la Argentina al efecto combinado de la exposición de las plantas al ambiente y el daño mecánico durante la cosecha, sobre la calidad fisiosanitaria de las semillas en condiciones locales de producción.

La calidad de la semilla, en términos de germinación y vigor, se establece durante el periodo de desarrollo del cultivo; sus valores máximos se alcanzan en la etapa de madurez fisiológica, luego de la cual se desencadena un rápido proceso de deterioro (Marcos Filho & McDonald, 1998). En relación a ello, Dornbos (1995) sostiene que dicho deterioro se hace más evidente en los valores de vigor que en los de germinación.

Desde el punto de vista morfológico, el embrión de la semilla de soja está cubierto por un delgado tegumento que le confiere baja protección contra choques y abrasiones (França Neto & Henning, 1984). Consecuentemente, el tipo de manejo de lotes de semilla de soja en las etapas de cosecha y poscosecha provoca diferentes niveles de daño mecánico (Popinigis, 1972). Estudios realizados por Shrivastava & Ojha (1986) demostraron que el poder germinativo disminuye un 10% cuando la semilla cae desde solo un metro de altura. Por otra parte, los estudios realizados por França Neto & Henning (1984) y França Neto y Krzyzanowski (2000) han establecido que el deterioro de las semillas en el campo provocado por humedad excesiva incrementa el índice de daño mecánico en la cosecha, al volverlas extremadamente vulnerables a los impactos.

Es de destacar que el efecto ocasionado por el daño mecánico tiene que ver con su ubicación y superficie abarcada en la semilla. Aquellos impactos que se producen sobre el eje embrionario afectan la germinación puesto que allí se encuentran las principales estructuras de crecimiento, como la plúmula y el sistema radicular, que darán origen a la futura plántula (França Neto et al., 1998). En relación a ello, Craviotto et al. (2000) establecieron que los daños por acción mecánica en semillas de soja mayores a un tercio del extremo distal del eje embrionario originan plántulas anormales o muertas. Además, durante el proceso de germinación, las semillas movilizan las reservas para la obtención de energía con la finalidad de reparar los tejidos afectados, en detrimento del crecimiento de las plántulas (Carvalho y Nakagawa, 1988). Es importante tener en cuenta no sólo los daños visibles, sino también los efectos latentes causados especialmente por aplastamientos, que resultan ser más serios que las quebraduras, ya que favorecen la entrada de patógenos (Vieira et al., 1994).

Así, la sanidad de las semillas es uno de los principales factores responsables de la expresión de la calidad (Bringel et al., 2001). Estudios llevados a cabo por Bandeira Barros et al. (2005) demostraron que la calidad de un lote de semillas disminuye cuando la cosecha se retrasa, y que el deterioro en el campo aumenta por acción de algunos hongos como Phomopsis spp. y Colletotrichum truncatum (França Neto y Henning 1984; França Neto y Krzyzanowski, 2000; Peluzio, 2003). Si bien el número de especies totales es alto, los principales hongos en estas semillas son: Cercospora kikuchii, Cercospora sojina, Fusarium semitectum, Phomopsis spp., anamorfo de Diaporthe spp. y Colletotrichum truncatum (Henning, 1984; EMBRAPA, 2002).

En muchos casos, estos organismos son responsables de disminuir la germinación y el vigor, sobre todo en años con alta humedad relativa o lluvias entre la maduración y la cosecha (Yorinori, 1988).

De acuerdo a lo expuesto anteriormente, se planteó como objetivo de este trabajo evaluar la calidad fisiosanitaria de semillas de soja de diferentes cultivares en respuesta a tratamientos combinados de periodos de exposición al ambiente y niveles de daño mecánico en la cosecha.

MATERIALES Y MÉTODOS

Material biológico:

Se trabajó con semillas de soja (Glycine max (L) Merr.) de cuatro cultivares de grupos de madurez V de la empresa AGD (Aceitera General Deheza S.A.), correspondientes a las siguientes denominaciones: CXA 850, CXA 450, CXA 950, y CXA 750; identificados en este trabajo como cultivar 1, 2, 3 y 4 respectivamente. Con la finalidad de generar semillas con diferentes niveles de deterioro ambiental, incidencia fúngica y distintos niveles de daño mecánico, se trabajó en dos etapas: la primera en el campo y la segunda en depósito.

La siembra se llevó a cabo en La Carlota, Dpto. Juárez Celman, provincia de Córdoba, Argentina (33° 28´ S - 63° 24´ O), sobre un suelo Haplustol éntico, consociación La Carlota, clase de capacidad de uso IIIsc (INTA, 1993).

Los cuatro cultivares se sembraron en dos fechas distintas (22 de septiembre y 16 de enero) en siembra directa y condiciones de secano. Cada parcela (combinación de fecha de siembra y cultivar) estuvo constituida por tres surcos de 700 metros de ongitud separados a 0,52 m entre sí.

Las semillas fueron tratadas, antes de la siembra, con fungicida curasemillas con acción de contacto y sistémica, Thiram + Carbendazín (F.S. 10% + 10%) en dosis de 300 cc de producto comercial cada 100 kg de semilla.

Se utilizaron dos fechas de siembra contrastantes y una de cosecha, para generar diferentes periodos de exposición al ambiente (P1: 271 días totales y 84 días desde madurez fisiológica hasta cosecha; P2: 155 días totales y 31 días desde madurez fisiológica hasta cosecha). La siembra en fecha temprana prolongó la permanencia del cultivo en el campo. Esto generó mayor deterioro ambiental y alargó la duración de cada estadio fenológico aumentando así la probabilidad de infecciones fúngicas.

La cosecha se realizó con máquina cosechadora de cilindro axial, en la que se reguló el rotor a 230 rpm, para ocasionar el menor daño mecánico posible a las semillas (Silva, 1983). Se cosechó cada repetición por separado, conservándose las semillas en bolsas de polipropileno de 50 kg.

Posteriormente a la cosecha y dentro del depósito, se dividió cada repetición en tres partes iguales. Un tercio constituyó el tratamiento testigo (T) con el más bajo nivel de daño mecánico. A otro tercio se le provocó daño mecánico adicional pasándolo una vez a través de una máquina de trilla estática marca Forti, generándose un nivel medio de daño mecánico (D1). Al último tercio se lo pasó dos veces por la máquina de trilla estática, con lo que se logró el nivel más elevado de daño mecánico (D2).

Evaluación en el laboratorio

El material biológico para los ensayos de laboratorio se conformó de la siguiente manera: semillas de soja de cuatro cultivares (Cv1; Cv2; Cv3; Cv4), con dos periodos de exposición al ambiente (P1; P2) y tres niveles de daño mecánico (T; D1; D2), es decir 24 tratamientos con tres repeticiones cada uno, totalizando 72 parcelas.

Variables físicas:

- Daño mecánico: se evaluaron tres repeticiones de 200 semillas cada una, sumergiéndolas en solución de hipoclorito de sodio (10% de cloro activo) al 5% durante 5 minutos y contabilizando las semillas que presentaron síntomas de daño mecánico de acuerdo a lo propuesto por Vaughan (1982). Los resultados se expresaron en porcentaje de semilla dañada.

- Humedad de las semillas: se determinó la humedad de las semillas cosechadas de cada parcela, con humedímetro de campaña marca Delver modelo HD 1021J. Los resultados se expresaron en % de humedad.

Variables fisiológicas y sanitarias:

- Germinación: de cada repetición por tratamiento se colocaron 100 semillas entre papel humedecido con agua destilada, a 20-30 ºC (ISTA, 2003). A los 7 días se evaluó el porcentaje de plántulas normales (ISTA, 2003).

- Vigor por crecimiento de plántulas: a partir de las plántulas normales obtenidas en los ensayos de germinación, luego de 7 días de crecimiento, se determinó el peso seco (80 ºC durante 48 h). Los resultados se expresaron en mg de peso seco (PS) por plántula (ISTA, 1995).

- Sanidad de semillas: con la finalidad de identificar las especies de hongos presentes y cuantificar el número de semillas infectadas, se realizaron ensayos de "Blotter test modificado" (Mathur& Kongsdal, 2003). Se evaluaron 25 semillas aparentemente sanas de cada una de las 72 parcelas del ensayo. Las semillas, previamente desinfectadas superficialmente con hipoclorito de sodio al 2%, durante 2 minutos y enjuagadas con agua destilada, se colocaron en bandejas (17x23x4 cm) sobre papel de filtro humedecido con agua destilada. La incubación se llevó a cabo en cámara de cultivo a 20 ºC ± 2, con 12 h de ciclos alternos de luz NUV y oscuridad (Mathur & Kongsdal, 2003).

Las evaluaciones en semilla individual se realizaron a los siete días desde la siembra, mediante lupa binocular y microscopio estereoscópico (40x). Los hongos se clasificaron a través de las técnicas comúnmente usadas en micología y con la ayuda de claves (Barnett & Hunter, 1965; Malone & Musket, 1964; Booth, 1971;; Ellis, 1971). Las variables registradas fueron incidencia fúngica (%) y % de semillas infectadas con cada uno de los géneros (Bringel et al., 2001).

Diseño y análisis estadístico:

Los ensayos se desarrollaron bajo un diseño de bloques completos aleatorizados con estructura factorial de tratamientos y tres repeticiones para cada combinación de niveles. Todas las variables registradas se estudiaron en cuanto a su comportamiento y se analizaron por medio de modelos lineales generalizados (McCullagh & Nelder, 1989; Díaz & Demetrio, 1998). Diferentes modelos probabilísticos (primer componente) fueron propuestos para el análisis de los efectos de los factores indagados: el cultivar, el periodo de exposición al ambiente, el nivel de daño y sus respectivas interacciones.

Se analizaron los efectos principales de cultivar (cuatro niveles), de periodo de exposición (dos niveles) y de daño mecánico a la semilla (tres niveles) así como las respectivas interacciones. Se adoptaron las funciones de enlace de tipo canónica, para vincular los valores esperados de las variables respuesta con la componente sistemática.

Para verificar hipótesis sobre la existencia de efectos principales y sus interacciones fueron usados los métodos clásicos basados en la teoría de máxima verosimilitud: la prueba de Wald, la prueba del cociente de verosimilitud y la prueba score.

Se empleó el paquete estadístico SAS 2008 (SAS Institute Inc, Cary, NC, EUA).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los valores de daño mecánico de las semillas (Tabla 1) no evidenciaron diferencias significativas entre los cultivares ni entre los periodos de exposición (P>0,05) y sí las hubo entre niveles de daño (p<0,0001). Respecto al contenido de humedad (Tabla 2) no existieron diferencias significativas ni entre cultivares, ni niveles de daño mecánico, ni tampoco entre periodos de exposición al ambiente (P>0,05). La homogeneidad en el contenido de humedad con valores superiores al mínimo recomendado de 12% (Franca Neto & Hening, 1984) evitó distorsiones en los efectos a estudiar.

Tabla 1. Daño mecánico en semillas de cuatro cultivares de soja sometidos a dos periodos de exposición al ambiente (P1 y P2) y tres niveles de daño mecánico (T, D1, D2).

Tabla 2. Contenido de humedad en semillas de cuatro cultivares de soja al momento de cosecha, sometidos a dos periodos de exposición al ambiente (P1 y P2)

En los ensayos de germinación, al comparar la proporción de plántulas normales (Figura 1) entre los periodos de exposición, se observó que los cultivares 1, 2 y 3 presentaron porcentajes mayores en la segunda fecha (P=0,047), pero sólo en el cultivar 1 la diferencia fue significativa para los tres niveles de daño (P<0,05).

Figura 1 Germinación de semillas de cuatro cultivares de soja sometidos a dos periodos de exposición al ambiente (P1 y P2) y tres niveles de daño mecánico (T, D1, D2).

En el ensayo de vigor por crecimiento de plántulas se observó que los pesos secos de plántulas de los cultivares 1 y 2 fueron menores (P<0,05) en el periodo de exposición más largo, en los tres niveles de daño mecánico (Figura 2). Los cultivares 3 y 4 sólo mostraron diferencias de peso seco entre los periodos evaluados (P<0,05) en el nivel más elevado de daño (D2).

Figura 2 Vigor por crecimiento de plántulas provenientes de semillas de cuatro cultivares de soja sometidos a dos periodos de exposición al ambiente (P1 y P2) y tres niveles de daño mecánico (T, D1, D2).

En los cultivares de soja evaluados, el alargamiento del periodo de permanencia en el campo, posterior a la madurez fisiológica, afectó negativamente la calidad de las semillas en términos de germinación y vigor; resultados similares fueron encontrados por Dornbos (1995), Marcos Filho & McDonald (1998) y Peluzio (2003). Esto puede deberse según Marcos Filho & McDonald (1998) y Franca Neto & Krzyzanowski (2000) a que el proceso inevitable de deterioro en las semillas que se inicia desde madurez fisiológica, en soja, se caracteriza por ser muy rápido cuando es provocado por el factor ambiental.

En cuanto a las variables sanitarias, al evaluar la proporción de semillas infectadas pero sin discriminar los géneros de hongos presentes, se observó que los cuatro cultivares de soja mostraron mayores porcentajes (P<0,05) en el periodo de exposición más largo respecto al más corto y en los tres niveles de daño (Tabla 3). Además, en los cultivares 1 y 3 las diferencias fueron altamente significativas (P<0,01).

Tabla 3 Incidencia (%) de hongos en semillas de cuatro cultivares de soja sometidos a dos periodos de exposición al ambiente (P1 y P2) y tres niveles de daño mecánico (T, D1, D2).

Estos resultados concuerdan con lo propuesto por Horlings et al. (1991) y Bandeira Barros et al. (2005), quienes sostienen que la mayor permanencia en el campo ocasiona mayor incidencia fúngica.

De acuerdo a los resultados encontrados en el presente estudio (Tabla 3), las semillas con mayor tiempo de exposición al ambiente presentaron mayores porcentajes de Alternaria spp., C. kikuchii, Fusarium spp.; Phomopsis spp. y Penicillium spp. En estudios previos realizados en soja, estos patógenos fueron encontrados al retrasar la operación de cosecha (França Neto & Henning, 1984; Henning, 1984; Yorinori, 1988; Horlings et al., 1991; França Neto & Krzyzanowski, 2000; EMBRAPA, 2002; Gondin, 2002; Peluzio, 2003).

En ambos periodos de exposición al ambiente (Tabla 3) se observó mayor porcentaje de semillas infectadas a mayor nivel de daño. Esta diferencia solamente fue significativa (P=0,0265) en el cultivar 1 en el mayor periodo de exposición al ambiente, entre el más bajo nivel de daño (T) y el más elevado (D2). Teniendo en cuenta que la vía directa de ingreso de los patógenos es a través de la ruptura de los tejidos seminales (Vieira et al., 1994), la resistencia del tegumento entre cultivares explica la respuesta diferencial observada (Horlings et al., 1991; Obando Flor et al., 2004).

Del mismo modo, la presencia de cada género en particular fue diferente en los cultivares evaluados. Los cultivares mostraron mayor proporción de semillas infectadas con Alternaria spp. en el periodo más prolongado de exposición (P1) con diferencias significativas (P<0,05) en todos los tratamientos de daño mecánicos (T; D1 y D2). Además, la susceptibilidad de los cultivares 1 y 3 a C. kikuchii fue significativamente mayor en P1 (P<0,05) en todos los niveles de daño.

Mientras que la incidencia de Fusarium spp. fue significativamente mayor (P=0,0396) para el periodo de exposición más largo (P1) en los cultivares 1, 2 y 3, en los tres niveles de daño.

Respecto a la incidencia de Penicillium spp., el cultivar 1 presentó mayor valor en el periodo de exposición más largo (P<0.05) en todos los niveles de daño (Tabla 3). El cultivar 4 exhibió nivel de contaminación significativamente mayor (P=0,0302) en el periodo de exposición más largo (P1) en los niveles de daño medio y alto (D1 y D2).

De las semillas infectadas con Phomopsis spp., los cultivares 1, 3 y 4 mostraron mayor proporción de semillas contaminadas en el periodo de exposición más largo en todos los tratamientos de daño (P<0,05) (Tabla 3). El cultivar 2 evidenció mayor infección (P<0,05) solamente en D1 y D2.

En el caso particular de C. kikuchii (para los cultivares 1 y 3) y Phomopsis spp. (para el cultivar 1), éstos mostraron menor incidencia a mayor nivel de daño mecánico. Este comportamiento se debió a que estos géneros fúngicos debilitan el tegumento de las semillas (Velichetti et al., 2002); en consecuencia, al aumentar el daño mecánico, se incrementó el número de semillas partidas que quedaron excluidas del ensayo de sanidad llevado a cabo.

CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos en este trabajo evidenciaron que los cuatro cultivares evaluados, aunque pertenecen al mismo grupo de madurez, respondieron de manera diferente al periodo de exposición al ambiente y al daño mecánico, y exhibieron distintos grados de sensibilidad en las variables evaluadas. Los efectos ejercidos por el daño mecánico sobre las variables fisiosanitarias fueron disminución de la germinación y del vigor y, en general, un aumento en la incidencia fúngica. Sin embargo, estos efectos fueron menos marcados que los ocasionados por el factor periodo de exposición al ambiente determinado por la fecha de siembra.

De acuerdo a lo expuesto se infiere la necesidad de disminuir el periodo de exposición al ambiente y, en segundo término, reducir los niveles de daño mecánico ocasionados en la cosecha a fin de elevar la calidad fisiosanitaria de la semilla producida y de esta manera incrementar el potencial de almacenamiento.

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