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Phyton (Buenos Aires)

versión On-line ISSN 1851-5657

Phyton (B. Aires) v.73  Vicente López ene./dic. 2004

 

ARTÍCULOS ORIGINALES

Biomasa acumulada e intercambio gaseoso en maíz proveniente de semilla de diferente tamaño bajo humedad favorable y restringida (con 3 tablas)1

López-Santillán José Alberto2, Sergio Castro-Nava2, Carlos Trejo-López2, Ma. Del Carmen Mendoza-Castillo3, Joaquín Ortiz-Cereceres3 

1Trabajo realizado en el Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas, Montecillo Texcoco, Edo. De México, México
2Unidad Académica Multidisciplinaria Agronomía y Ciencias, Universidad Autónoma de Tamaulipas, México. Tel y Fax (834)318-17-21. E-mail: jalopez@uat.edu.mx
3Colegio Postgraduados, Montecillo, C.P. 56230, Texcoco, Mex. Tel. (595) 202-00 ext. 1530. E-mail: camen@colpos.colpos.mx

Recibido 03.XII.2003: aceptado 16.I.2004

Resumen. Se evaluó la velocidad de germinación y el crecimiento de plántulas de maíz provenientes de semilla de dos diferentes tamaños para determinarlas diferencias en la producción de biomasa durante la etapa vegetativa y estimar los efectos de una condición diferente de disponibilidad de humedad sobre el estatus fisiológico de la plántula. Una mayor cantidad de biomasa en el endospermo y en el embrión de las semillas permitió una mayor disponibilidad de reservas durante la etapa posterior a la germinación y anterior a la emergencia, dando como resultado un mayor vigor inicial en las plántulas evaluadas, y en consecuencia una mayor acumulación de biomasa, tanto radical como aérea, durante la etapa vegetativa. La presencia de una restricción de humedad durante la germinación y la etapa vegetativa de estas plantas provocó un decremento de 72.6% en la acumulación de biomasa en la parte aérea, tanto en plantas provenientes de semilla grande como chica, como consecuencia de una disminución de diversos procesos fisiológicos como son la conductancia estomática, transpiración y tasa fotosintética.

Abstract. The germination speed and seedling growth of maize seed of two different sizes was evaluated. To determine the differences in the biomass production during the vegetative stage from different seed size, considering the effects of humidity on seedling physiological status. A larger amount of biomass in endosperm and embryo allowed greater availability of reserves during the later stage of the germination; previous to emergency resulting in a high seedling vigor and a most accumulation of as much radical biomass as aerial during the vegetative stage, the water restriction during the germination and the vegetative stage of these plants caused a decrement of 72,6% in the aerial biomass accumulation in big and small seed plants, due to a diminution from diverse physiological processes such as stomatic conductance, transpiration and photosynthetic rate.

Key Words: Maize, seed size, seedling vigor, biomass, drought, gas exchange

   En áreas agrícolas bajo condiciones de temporal, en el maíz al igual que en otros cultivos, períodos de baja disponibilidad de humedad durante su ciclo biológico causa significativas reducciones del crecimiento y desarrollo de las plantas y como resultado se presenta un decremento en la producción de grano (1). Las etapas cercanas a la antesis y la etapa inicial del período de llenado de grano, son las mas susceptibles a la presencia de estrés hídrico; los períodos de estrés hídrico desde la germinación a la iniciación floral (fase vegetativa) pueden provocar significativas reducciones del rendimiento de grano debido a un mal establecimiento del cultivo (3, 8).
   
La germinación se inicia con la imbibición de la semilla (4). La disponibilidad de humedad es uno de los principales requerimientos de este proceso (7). En el caso del maíz la semilla necesita embeberse en una tercera parte de su peso en agua para realizar de manera óptima el proceso germinativo; condiciones restrictivas de humedad durante esta fase resultan en una imbibición parcial de la semilla. De lo anterior se podría inferir que una semilla de menor tamaño concluiría con mayor rapidez la etapa de germinación; situación que bajo condiciones de humedad restringida podría ser conveniente. También es conocido que un menor tamaño de semilla indica una menor cantidad de reservas para el desarrollo preemergente de la plántula y un menor tamaño del embrión, condiciones que juntas o individualmente provocarían una disminución en el vigor inicial de la plántula (15).
   
La emergencia de la plántulas es resultado de dos fases; germinación de la semilla y desarrollo preemergente de la misma, estas dos fases de manera general se desarrollan bajo la superficie del suelo (6) en ausencia de radiación solar, por lo cual la energía necesaria para la realización de estos procesos de crecimiento y desarrollo es suministrada en su totalidad por las reservas acumuladas tanto en el embrión como en el endospermo (4).Bajo condiciones de estrés el vigor inicial es de gran importancia ya que permite a la plántula mantener un mayor nivel de desarrollo, mejor establecimiento del cultivo ymayor rendimiento (2, 13).
   
El vigor inicial está relacionado con mayor producción de biomasa y área foliar por la planta (10) efecto que junto con las condiciones externas e internas en las cuales germina la semilla y se desarrolla la plántula provoca diferentes cambios en el estatus fisiológico de ésta, cambios que podrían influir durante todo el ciclo biológico de la planta y por lo tanto en su rendimiento (17).
   
El objetivo principal de esta investigación fue determinar las diferencias en producción de biomasa durante la etapa vegetativa de plantas de maíz provenientes de semilla de diferente tamaño y estimar los efectos de una diferente condición de disponibilidad de humedad sobre el estatus fisiológico de la plántula.

MATERIALES Y METODOS

   Este estudio se hizo en el Laboratorio e Invernadero del Área de Botánica del Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas situado en Montecillo Texcoco, Estado de México, México; durante la primavera de 1997, utilizando semilla de diferente tamaño (Chica 220 a 280 mg y Grande 420 a 480 mg) de un híbrido experimental de maíz. La semilla germinó bajo un ambiente de laboratorio en dos diferentes condiciones de humedad: favorable (agua destilada) y restringida (solución osmótica de polietylen glycol 6000 a 3 bars de presión), con la finalidad de determinar la velocidad de germinación de cada tamaño de semilla. Posteriormente las semillas ya germinadas se transplantaron a macetas con vermiculita; donde las plantas bajo condiciones de humedad favorable se regaron constantemente con una solución nutritiva recomendada para el cultivo del maíz. Las que se desarrollaron bajo humedad restringida se regaron con la misma solución a la cual se le adicionó polietylen glicol hasta lograr una presión de 3 bars. A los 30 días del inicio del experimento se midió la biomasa aérea y radicular, así como la conductancia estomática y transpiración mediante la utilización de un porómetro Li-cor 1600, potencial hídrico mediante la técnica de la cámara de presión tipo Scholander; fotosíntesis utilizando un medidor portátil de fotosíntesis Ciras-1 y la cantidad de ceras epicuticulares de la hoja mediante la técnica citada por (5); el presente trabajo se estableció bajo un diseño experimental completamente al azar con cuatro repeticiones, donde la parcela experimental fue una planta.
   
A las variables evaluadas se les realizó un análisis de varianza bajo el diseño experimental establecido y en aquellas que se encontró significancia estadística se realizó una prueba de comparación de medias de Tukey (a = 0.05) con la finalidad de identificar las diferencias entre los tratamientos evaluados.

RESULTADOS Y DISCUSION

   Para tamaño de semilla solo se observaron diferencias estadísticas significativas para la cantidad de biomasa aérea acumulada; para la condición de humedad se observaron diferencias estadísticas altamente significativas para todas las variables evaluadas a excepciónde la biomasa radical. Para la interacción tamaño de semilla x condición de humedad se observó significancia estadística para el potencial hídrico y alta significancia para la biomasa aérea acumulada (Tabla 1).

   Las plantas provenientes de semilla grande tuvieron una mayor acumulación de biomasa aérea (48.2%) que aquellas originadas de semillas de menor tamaño (Tabla 2) corroborando que una mayor disponibilidad de reservas en el endospermo de la semilla permite un mayor vigor inicial tanto ante y post emergente (14); este comportamiento no fue significativo estadísticamente bajo condiciones de humedad restringida, la similitud en la acumulación de biomasa aérea entre las plantas de semilla chica y semilla grande bajo condiciones de humedad restringida se debió al estado fenológico mas avanzado de las plantas de semilla chica (6 hojas liguladas) en comparación a las plantas provenientes de semilla grande (5 hojas liguladas); esto posiblemente fue debido a la mayor velocidad de germinación que presentaron las semillas chicas bajo estas condiciones de humedad (datos no presentados), permitiendo un estado fenológico mas avanzado al momento del muestreo.

Tabla 2. Biomasa acumulada por plantas de maíz provenientes de diferente tamaño de semilla bajo condiciones de humedad favorable y restringida

   No se observaron diferencias entre tamaño de semilla para la relación Biomasa total/Biomasa radical, sin embargo esta relación sí mostró diferencias estadísticas entre condiciones de humedad, con un valor 76.2 % superior bajo humedad restringida en comparación con la de humedad favorable; debido principalmente a la significativa disminución (72.6%) en la acumulación de biomasa aérea en las plantas bajo humedad restringida en comparación a las plantas bajo condiciones de humedad favorable, lo cual permitió que un mayor porcentaje de la biomasa total fuera aportado por la biomasa acumulada en el sistema radical (Tabla 2), es una estrategia que permite una mayor exploración del suelo por parte de la raíz en relación al dosel de la planta (16), permitiendo esto una mayor área de absorción de humedad en relación al área foliar transpiratoria.
   
Se observaron diferencias estadísticas entre condiciones de humedadpara las variables fisiológicas evaluadas, observándose un menor potencial hídrico en las hojas de las plantas desarrolladas bajo humedad restringida (Tabla 3), en respuesta a esto las plantas en la mayoría de los casos muestran una mayor oclusión estomática (11), así como una acumulación mayor de ceras epicuticulares (9, 12), esto provoca una reducción en la conductancia estomática y a sus vez una menor tasa transpiratoria y fotosintética (Tabla 3).

Tabla 3. Intercambio gaseoso, potencial hídrico y cantidad de ceras epicuticulares de maíz bajo diferente condición de humedad

   Se puede concluir que un mayor tamaño de semilla permitió una mayor disponibilidad de reservas durante la etapa posterior a la germinación y anterior a la emergencia. Resultando un mayor vigor inicial en las plántulas de maíz y en consecuencia una mayor acumulación de biomasa tanto radical como aérea durante la etapa vegetativa de este cultivo, a su vez la presencia de una restricción de humedad durante la germinación y la etapa vegetativa de estas plantas provocó una disminución en la acumulación de biomasa en la parte aérea en plantas provenientes de ambos tipos de semilla, como consecuencia de una disminución de diversos procesos fisiológicos como la conductancia estomática, transpiración y tasa fotosintética.

LITERATURA CITADA

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15.Sanderson MA, GF Elwinger, Agron J 92 (2000) 1206        [ Links ]

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17.Teng S, Grain characteristics and seedling vigor in rice (Oryza sativa L.) M.S. thesis. Univ. of Philipines, Los Baños, Philippines (1990) 105        [ Links ]