Fertilizaci�n nitrogenada y la densidad de poblaci�n

en el rendimiento y sus componentes en la variedad de arroz
(oryza sativa l) iiac-20 en siembras de primavera

Enviado por Abilio Castillo

1. Resumen
2. Introducci�n
3. Materiales y m�todos
4. Resultados y discusi�n
5. Conclusiones
6. Bibliograf�a

Resumen

Se presentan los resultados de un experimento desarrollado para determinar dentro de tres niveles de nitr�geno y tres densidades de siembra la mejor respuesta del genotipo de arroz IIAC-20 en �poca de primavera, y el nivel de asociaci�n que para estas condiciones establecen los componentes del rendimiento agr�cola a trav�s de an�lisis de coeficientes de sendero.

Se puso de manifiesto la importancia del n�mero de pan�culas.m^-2, como variable que influye en mayor medida en los rendimientos agr�colas. Para las distintas combinaciones evaluadas, 120 kg.ha^-1 de nitr�geno con una densidad de siembra de 120 kg.ha^-1 arroj� los rendimientos m�s altos, con una alta eficiencia en el empleo del fertilizante. El biplot del an�lisis de componentes principales logr� asociar las diferentes combinaciones de nitr�geno y densidad de siembra respecto a los caracteres evaluados, demostrando como las dosis elevadas de nitr�geno aumentan la altura de la planta, pero no el rendimiento agr�cola.

Palabras claves: Arroz, densidad, poblaci�n, fertilizaci�n nitrogenada, rendimiento

Abstract

The following results were obtained for an experiment done with three levels of nitrogen and three planting densities to determine the best response by the rice genotype IIAC-20 in the spring season, and the level of association that these conditions establish on the components of the agricultural yields using the sendero coefficient analysis. It placed in manifestation the importance of the number of rice pods per m� as the variant that influence most significantly in the agricultural yields. In relation to the distinct combinations evaluated, 120kg.ha of nitrogen with a planting density of 120kg.ha produces the highest yields with a high efficiency in the use of fertilisers.

The biplot analysis of the principal components gained the association of the different combinations of nitrogen and planting densities with respect to the characters evaluated,demonstating how the increased dosage of nitrogen increase the plant height but not the agricultural yields.

Key words: Rice, density, population, fertilization nitrogenada, yield

Introducci�n

El arroz (Oriza sativa L), constituye la mitad de la dieta alimentaria de unos 1 600 millones de seres humanos y supone para otros 400 millones, entre la cuarta y la mitad de su alimentaci�n (Swaminatan, 1989).

En Cuba, el arroz representa uno de los elementos b�sicos de la dieta cubana (Guti�rrez, 1988). Seg�n datos de la FAO (FLAR, 1997), Cuba se encuentra entre los cinco pa�ses con m�s bajos rendimientos de Am�rica Latina, con 2,4 t.ha^-1, en el per�odo 1994-1996 y una producci�n de 235 mil toneladas de arroz cascara; s�lo se encuentran por debajo Panam� con 2,2 t.ha^-1, Bolivia con 2,0 t.ha^-1 y Hait� con 1,6 t.ha^-1.

Son varios los factores que influyen en estos resultados, entre ellos tenemos: la fertilidad nitrogenada y la densidad de poblaci�n. El nitr�geno es uno de los principales reguladores de la productividad de la planta de arroz, forma parte de todas las prote�nas y de muchos componentes no proteicos, siendo el nutrimento que m�s influye en los rendimientos del cultivo, consider�ndose como un factor limitativo de la producci�n (CIA, 1982).

Por otro lado, dentro de los factores que se relacionan con la cantidad de poblaci�n se encuentra la densidad de siembra. Cruz y col., (1981) observaron que los rendimientos agr�colas ascend�an en la medida en que se aumentaba la densidad de siembra. Adem�s el potencial de rendimiento de una variedad de arroz est� determinado por la existencia de un buen equilibrio entre los componentes del rendimiento de las plantas.

Sobre lo anterior el objetivo del presente trabajo, fue determinar los niveles de nitr�geno y densidades de siembra m�s racionales, con altos rendimientos agr�colas en la variedad de arroz IIAC-20, de ciclo corto.

Materiales y m�todos

El experimento se llev� a cabo en la Estaci�n Territorial de Investigaciones del Arroz de Jucarito, municipio de R�o Cauto, provincia de Granma, Cuba, en el per�odo marzo-julio del 2002, correspondiente a la campa�a de primavera, en un suelo Oscuro pl�stico no gleyzado.

El dise�o experimental empleado fue bloques al azar con cuatro r�plicas de 6 m². Los factores empleados fueron dos, el primer factor fertilizaci�n nitrogenada con tres niveles: Sin fertilizaci�n (No) , dosis de 80 kg.ha^-1 (N1) y 120 kg.ha^-1 (N2), siendo la urea el portador utilizado. El segundo factor, densidad de siembra con tres niveles tambi�n: 85 kg.ha^-1 (D1); 120 kg.ha^-1 (D2) y 150 kg.ha^-1 (D3).

La variedad empleada fue la IIAC-20 de ciclo corto.

El fraccionamiento del nitr�geno en kg.ha^-1, se aplic� de la siguiente forma (Tabla 1):

Tabla 1. Fraccionamiento del nitr�geno aplicado, empleando como portador la Urea

La siembra se realiz� a chorrillo en surcos separados a 15 cm. El riego y dem�s atenciones culturales se realizaron seg�n el Instructivo T�cnico del cultivo (1993).

La cosecha se realiz� cuando el grano alcanz� una humedad entre 20 y 22 %, mediante un �rea de c�lculo de 4 m² por tratamiento.

Previo a la siembra se realiz� an�lisis qu�mico del suelo a una profundidad de 20 cm, donde se muestran los contenidos de f�sforo, potasio, c�lcio, magnesio en meq/100g de suelo, materia org�nica en porciento y el pH en agua. Se tomaron las precipitaciones ca�das en mm a trav�s de la estaci�n meteorol�gica ubicada en la misma estaci�n, correspondientes al per�odo del desarrollo del experimento.

Evaluaciones realizadas al experimento en el momento de la cosecha:

• Se determin� la cantidad de plantas.m-², a los 15 d�as de germinado el arroz, mediante una muestra de 0,25 m².
• Conteo del ahijamiento a los 30 d�as de la germinaci�n, mediante una muestra de 10 plantas seleccionadas al azar por cada tratamiento.
• Evaluaci�n de la altura de las plantas al momento de la cosecha, mediante una muestra de las plantas seleccionadas al azar en cada tratamiento, desde la base del tallo hasta el cuello de la pan�cula.

Rendimiento agr�cola y sus componentes:

• Pan�culas por metro cuadrado, mediante el conteo enmarcado en 0,25 m².
• Peso de 1000 granos, a trav�s de la muestra de 200 granos.
• N�mero de granos por pan�cula, mediante el c�lculo indirecto, aplicando la f�rmula correspondiente:

Granos/pan�cula = (PM x 1000)/ (No. pan�culas. m^-2 x PM)

Donde:

PM: Peso de 1000 granos

El rendimiento agr�cola en t.ha^-1 al 14 % de humedad se calcul� por la f�rmula siguiente:

Rend. Agr�cola = (10 PM (100- HM)) / (86 x AC)

Donde:

PM: Peso de la muestra del �rea de c�lculo en kg

HM: Humedad de la muestra expresado en porciento

HC: �rea de c�lculo en m²

Se calcul� la efiencia en el uso del fertilizante (EUF) propuesta por Yoshida (1981), modificada por Jaramillo y col (2001).

E.U.F = Rendimiento total (Kg grano.ha^-1)� Rendimiento obtenido sin N (Kg grano.ha^-1)

Cantidad de N aplicado (Kg N.ha^-1)

Para el procesamiento estad�stico de los datos, primero se verific� el cumplimiento de las premisas del an�lisis de varianza; el ajuste a la distribuci�n normal a trav�s de la prueba de Kolmogorov � Smirnov y la homogeneidad de las varianzas a trav�s del test de Barttlet. Estas premisas fueron cumplidas para todas las variables.

Se realiz� an�lisis de varianza factorial de clasificaci�n doble por efectos fijos, considerando a los factores nitr�geno y densidad de siembra, ambos con tres niveles. Para la comparaci�n m�ltiple de medias se emple� la prueba de Tukey, al 5 porciento de probabilidad.

Con el objetivo de conocer las relaciones causales de las correlaciones entre el rendimiento agr�cola (variable dependiente) y los componentes de ese rendimiento (variables ex�genas) se realiz� un an�lisis de Coeficientes de Sendero (Wright, 1931).

Se hizo empleo del an�lisis de componentes principales (Hotelling, 1933), asumiendo como individuos las nueve combinaciones de los niveles de los dos tratamientos y como variables el rendimiento, granos por pan�cula, peso de 1000 granos, n�mero de pan�culas.m^-2 y la altura de las plantas, en una matriz 9 x 6 (n ≥ p). Los individuos y variables se representaron gr�ficamente a trav�s de m�todo biplot propuesto por Gabriel (1971).

En todas las pruebas secuenciales, los valores de p fueron corregidos seg�n el ajuste de Bonferroni (Rice, 1989), atendiendo a la modificaci�n propuesta por Chandler (1995). En el procesamiento automatizado de los datos se emplearon los paquetes estad�sticos TONYSTAT, Sigarroa (1987); SAS (2000) y el SPSS (2001), versi�n 11 para Windows.

Resultados y discusi�n

A pesar de que los tres componentes del rendimiento agr�cola mostraron correlaciones positivas y altamente significativas (Tabla 2), evidencia, evidencia el alto nivel de asociaci�n existente entre la cantidad de granos por pan�cula, el peso de 1000 granos y la cantidad de pan�culas/m², con relaci�n al rendimiento agr�cola del cultivo del arroz. Se encontr� adem�s que el n�mero de pan�culas/m², fue el componente del rendimiento que mayor contribuci�n directa ejerci� sobre el rendimiento agr�cola, seguido con valores comparativamente m�s bajos y muy similares entre ellos por la cantidad de granos/pan�cula y el peso de 1000 granos.

Al analizar las variables n�mero de granos/pan�cula y el peso de 1000 granos, se denota que los valores que alcanzan sus coeficientes de correlaci�n respecto al rendimiento, son debido en mayor cuant�a a su influencia indirecta a trav�s del n�mero de granos llenos/pan�cula, mientras que para el n�mero de pan�culas/m², la mayor influencia indirecta fue a trav�s de la cantidad de granos/pan�cula.

Para el cultivo del arroz, resulta importante el conocimiento de las asociaciones que se establecen entre el rendimiento agr�cola con relaci�n a sus componentes, siendo insuficiente en muchos casos las correlaciones parciales para explicar la verdadera interrelaci�n.

Para salvar estas insuficiencias se ha empleado con �xito el an�lisis de coeficientes de sendero, el cu�l ha sido empleado con �xito en otros cultivos como la ca�a de az�car por Alonso y Ortiz (1984).

Tabla 2: Contribuciones directas e indirectas con el empleo del an�lisis de coeficientes de sendero, de los componentes (granos/pan�cula, peso de 1000 granos y n�mero de pan�culas/m²) con relaci�n al rendimiento agr�cola.

La �nica limitante del an�lisis de coeficientes
de sendero, es que cuando m�s variables son inclu�das en el
an�lisis, las asociaciones indirectas que se establecen se har�n
m�s complejas.

Al igual que los resultados de esta investigaci�n,
Rao y col (1980), determinaron que el mayor efecto directo sobre el rendimiento
agr�cola fue debido a la influencia del n�mero de pan�culas.m^-2.

En la figura 1, se muestra el efecto de varios niveles de
nitr�geno con diferentes densidades de siembra y la respuesta del rendimiento
agr�cola de la variedad IIAC-20. Se denota que los rendimientos m�s
bajos de este genotipo se alcanzan en los tratamientos carentes de nitr�geno,
sin diferencias significativas entre ellos, independientemente de que a medida
que se aument� la densidad de semilla, estos ascend�an.

Cuando se aplicaron 80 kg.ha^-1, no se encontraron
respuestas estad�sticamente significativas con las densidades de 150
y 85 kg.ha^-1, pero s� difieren desde el punto de vista estad�stico
con la densidad de 120 kg.ha^-1, al acaparar dentro de esa misma
dosis los rendimientos m�s adecuados.

Fig. 1: Rendimiento promedio y su error est�ndar de la variedad IIAC-20, con la aplicaci�n de diferentes niveles de nitr�geno y densidades de siembra.

Nota: Letras distintas indican diferencias significativas para α = 0,05 % de probabilidad, empleando Tukey. Media � EE(1672,2 � 37,83 t.ha^-1) y CV (4,53 %).

Los mayores rendimientos se alcanzaron con el empleo de la dosis de 120 kg.ha^-1 de nitr�geno, cuando la densidad de siembra fue de 150 y 120 kg.ha^-1, respectivamente; pero sin diferencias significativas entre estas dos densidades, superando estad�sticamente a la densidad de 85 kg.ha^-1.

A pesar de que entre las combinaciones de dosis de nitr�geno y densidades de siembra 120 con 150 kg.ha^-1 y 120 con 120 kg.ha^-1, no se encontraron respuestas del rendimiento agr�cola estad�sticamente diferentes, es superior el rendimiento agr�cola en 142 t.ha^-1, empleando 30 kg.ha^-1 menos de semilla, cuando se aplicaron 120 kg.ha^-1, de nitr�geno con una densidad de 120 kg.ha^-1 de semilla.

Es importante resaltar el descenso que se produce en el rendimiento agr�cola cuando aumenta hasta 150 kg.ha^-1, la densidad de poblaci�n, provocado probablemente por la insuficiencia en la disponibilidad del nitr�geno, al aumentar a ese nivel la densidad de poblaci�n.

Tabla 3: Eficiencia en el uso del fertilizante (EUF), en kg de grano producido por kg de fertilizante aplicado para los tratamientos estudiados,

Los mejores valores respecto a la eficiencia en el uso del fertilizantemuchas (Tabla 3), correspondi� a las combinaciones de 80 kg.ha^-1 de nitr�geno con 120 kg.ha^-1 de densidad de siembra y 120 kg.ha^-1 de nitr�geno con 120 kg.ha^-1 de semillas.

La representaci�n biplot del an�lisis de componentes principales (Fig. 2), muestra que la componente uno (la m�s importante), explica el 82 porciento de la variabilidad total, mientras que la componte dos el 11 porciento, para un 93 porciento total, evidenciando la alta correlaci�n existente entre las variables seleccionadas.

Con relaci�n a los autovectores, para la componente uno, que explica la mayor variabilidad, las cinco variables fueron importantes, s�lo teniendo importancia para la componente dos el n�mero de pan�culas.m^-2, peso de 1000 granos y la cantidad de granos/pan�cula. Por otra parte el valor alcanzado por le coeficiente de correlaci�n cofen�tica evidenci� la calidad de la reducci�n de la dimensionalidad lograda con el empleo del an�lisis de componentes principales.

Fig. 1: Representaci�n biplot del an�lisis de componentes principales con la interrelaci�n entre las variables seleccionadas y las combinaciones de niveles de nitr�geno y densidad de siembra, se incluyen los autovectores.

Con el empleo de este tipo de an�lisis multivariado, se puso de manifiesto la escasa relaci�n entre las combinaciones que no inclu�an la aplicaci�n de nitr�geno con la respuesta de la planta a trav�s de las variables seleccionadas, demostrando la importante funci�n que representan niveles adecuados de nitr�geno en el suelo.

El otro extremo qued� plasmado cuando se aplicaron 150 kg.ha^-1 de nitr�geno con 120 kg.ha^-1 de semilla (N2D3), en que las plantas no alcanzaron el m�ximo rendimiento, pero s� la mayor altura, evidenciando que excesivas cantidades de este elemento en el suelo promueven mayor desarrollo vegetativo; pero no necesariamente trae aparejado mayor rendimiento agr�cola.

El Nitr�geno es la variable ambiental m�s relevante en la fijaci�n del rendimiento en arroz. Este elemento es  responsable de procesos fisiol�gicos como morfog�nesis, crecimiento foliar, fotos�ntesis y  senescencia (De Datta, 1981). Aunque los avances m�s recientes hacen �nfasis en los procesos implicados en su ciclo en el arrozal (Carrasco y col., 2004) y la utilizaci�n de los fertilizantes por la planta (Fern�ndez-Valiente, 2000).

Conclusiones

1. En las condiciones experimentales donde se desarroll� el experimento el n�mero de pan�culas.m^-2 fue el car�cter que m�s influy� sobre el rendimiento agr�cola de la variedad IIAC-20.
2. El mayor rendimiento agr�cola se alcanz� cuando se aplicaron 120 kg.ha^-1 de nitr�geno y 120 kg.ha^-1 de densidad de siembra, con una alta eficiencia en el uso del fertilizante.
3. Se puso de manifiesto la utilidad del empleo de las representaciones biplot del an�lisis de componentes principales.

Bibliograf�a

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Abilio Castillo¹;

MSc Sergio Rodr�guez¹,

Ing. Addegunde Gonz�lez Rivas;

MSc Rafael Pe�a²

¹Universidad de Granma;

²ETIA Jucarito