Caracterización preliminar de una colección de leguminosas forrajeras anuales para la zona mediterránea de Chile (página 2)

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se llevó a cabo en el Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), Centro Experimental Cauquenes (35º58`lat. Sur; 72º17`long. Oeste), VII Región, durante la temporada de crecimiento 2000/01. Se evaluaron once accesiones y cultivares de serradela (Ornithopus spp.), originarias de la cuenca mediterránea (Portugal, España, Francia, Cerdeña y Grecia); tres cultivares de biserrula (Biserrula pelecinus) originarias de Marruecos, Cerdeña y Grecia; siete accesiones y cultivares de trébol balansa (Trifolium michelianum) provenientes de Turquía, cuatro accesiones y cultivares de trébol persa (Trifolium resupinatum), además de Trifolium vesiculosum, T. isthmocarpum, T. nigrescens y T. pallidum. Se incluyeron cinco cultivares de trébol subterráneo (Trifolium subterraneum) y un cultivar de hualputra (Medicago polymorpha) de conocido comportamiento y uso en la zona mediterránea subhúmeda y húmeda de Chile (Cuadro 1).

Cuadro 1. Identificación de los 35 cultivares y accesiones evaluados en el Centro Experimental Cauquenes, VII Región, Chile. Table 1. Identification of 35 cultivars and accesions evaluated in Centro Experimental Cauquenes, VII Región, Chile.

s.i.: sin información.

Caracterización de las accesiones y cultivares

Para el estudio de los ciclos biológicos y productivos los materiales se sembraron en bancadas, disponiendo por cada cultivar o accesión de una microparcela de una hilera de 1,1 m de longitud. El distanciamiento de las plantas sobre la hilera fue de 7,6 cm.

La fecha de siembra fue el 10 de mayo de 2000. Previamente la semilla fue escarificada en forma mecánica, utilizando un escarificador circular con una lija en su interior. Luego las semillas fueron pregerminadas en placas Petri, con papel filtro húmedo, para posteriormente ser trasplantadas al suelo prebrotadas, previa inoculación con rizobios específicos para cada especie. La fertilización a la siembra fue la equivalente a 20 g de P2O5 como super fosfato triple y 10 g de K2O como muriato de potasio para un área de 0,57 m2. Las precipitaciones para la temporada 2000/01 se presentan en la Figura 1.

Figura 1. Precipitaciones temporada 2000, 2001, y promedio 30 años. Centro Experimental Cauquenes, VII Región, Chile. Figure 1. Annual rainfall 2000, 2001, and 30 year average, Centro Experimental Cauquenes, VII Región, Chile.

El ensayo se estableció en un diseño experimental de bloques al azar con 3 repeticiones y 35 tratamientos. Cada repetición constó de una hilera con 13 plantas cada una.

Evaluaciones

Se evaluaron tres variables fenológicas y diez variables agronómicas de 35 accesiones y cultivares de leguminosas forrajeras anuales. Se realizaron evaluaciones semanales sobre plantas individuales, distinguiendo 3 fenofases; la primera correspondió a floración, que es la característica principal que permite clasificar el material por precocidad, evaluando los días transcurridos entre la emergencia y la aparición de la primera flor; para ello las especies se clasificaron de acuerdo a una escala, de cinco niveles, desde los muy precoces con menos de 101 días a floración, hasta los muy tardíos con más de 150 días a floración. La segunda fenofase fue la de fructificación, evaluada desde la aparición del primer fruto a partir de la marcación de la primera flor. La tercera fenofase correspondió a la maduración, comprendida entre la aparición del primer fruto hasta la senescencia del mismo. La fecha de inicio de cada fenofase se estableció cuando el 50% de las plantas presentaban la característica que determina cada una de las fenofases evaluadas. La evaluación de los cultivares y accesiones se realizó bajo la condición natural de la temporada de estudio.

Una vez terminado el ciclo anual de las plantas, se realizó un test de germinación a un grupo de 100 frutos, los que fueron previamente expuestos al ambiente durante toda la estación estival. Ello permitió conocer el porcentaje de semillas duras al otoño siguiente (abril), que es la época de germinación natural de las semillas al iniciar un nuevo ciclo anual de crecimiento. Para este efecto, los frutos se dispusieron al interior de marcos de madera de 25 x 25 cm, con una base de tela y una cubierta de malla, en las mismas bancadas. La germinación se determinó disponiendo las semillas de cada especie y/o accesión en una cámara de germinación a 20ºC.

La producción de fitomasa fue evaluada al final del período de crecimiento (diciembre) mediante corte manual. El material evaluado fue secado en horno con circulación de aire forzado a 70°C por 72 h. De esta forma se determinó la fitomasa aérea, que es la producción de hojas y tallos, y la fitomasa total a la que se suma la producción de frutos. La producción de frutos y semillas se obtuvo a través de la separación manual y trilla del material correspondiente, determinándose la producción de frutos, peso de 100 frutos, producción de semillas, número de semillas por legumbre (vaina), peso de 1000 semillas, y número de semillas por gramo.

Se determinó además el esfuerzo reproductivo de las plantas, que es la relación existente entre la producción de frutos y la fitomasa total, es decir, es lo que la planta invierte en producir semillas para su persistencia en el tiempo.

Análisis de la información

Se realizó un análisis comparativo de los materiales con los datos de fenología evaluados en la temporada.

Se efectuó un análisis de componentes principales (Gauch, 1982) a partir de la matriz de correlación de las variables agronómicas de las distintas especies y cultivares evaluados. Las variables analizadas fueron producción de MS (fitomasa aérea y total), producción de semillas, peso de 100 frutos, número de semillas por fruto, peso de 1000 semillas, y número de semillas por gramo, esfuerzo reproductivo y dureza seminal. Los valores de correlación entre las variables originales y su respectivo componente principal fueron obtenidas por la multiplicación de la raíz cuadrada del eigenvalue para cada componente por el eigenvector de cada variable evaluada. Solamente los valores de correlación > 0,70 fueron considerados relevantes para los componentes principales.

También se realizó un análisis de grupo (cluster) mediante el método ’Average’. La matriz de datos fue la misma que la utilizada en el análisis de componentes principales. Como criterio de identificación de los grupos se consideró que las distancias normalizadas de la raíz cuadrada de la media fueran > 0,7 (Horsley et al., 1995). Ambos análisis multivariados se realizaron con SAS (SAS Institute, 1987).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Caracterización fenológica

Una apreciación global del comportamiento fenológico de los materiales evaluados, muestra la existencia de un amplio gradiente de precocidad: entre 103 y 164 días (Cuadro 2). No obstante, en esta colección no se encontraron especies "muy precoces", es decir, con menos de 101 días a floración, del tipo Medicago polymorpha cvs. Serena o Combarbalá (Ovalle et al., 1997), o como el trébol subterráneo cv. Nungarin, que es el más precoz de las leguminosas anuales disponibles en el mercado, el cual necesita aproximadamente 90 días para florecer, y un poco más de cinco meses para completar su ciclo anual de vida (Evans et al., 1992).

Cuadro 2. Días desde emergencia a primera flor, primer futo y maduración de los cultivares y accesiones de leguminosas forrajeras anuales.1 Table 2. Days from emergence to first flower, first fruit and maturity of cultivars and accesions of annual forage legumes.1

1 :Valores son promedio de tres repeticiones. 2 : Clasificación por precocidad (días a floración): muy precoz MP (< 101); precoz P (102-117); intermedia I (118- 133); tardía T (134-149); muy tardía MT (150-165). Fuente: escala establecida por los autores. s.i.: sin información.

En el grupo de las especies y cultivares "precoces", similares a los cultivares Cauquenes INIA de M. polymorpha o Seaton Park de T. subterraneum, se encontraron los cultivares y accesiones GEH72, Charano, Paros, GEH69 y Santorini de O. compressus, los cuales durante la temporada de evaluación presentaron entre 103 y 114 días a floración (Cuadro 2), sembradas en mayo florecen en septiembre y finalizan su ciclo anual a fines de octubre.

Dentro de los materiales "intermedios" (118 a 133 días a floración), se encontró la accesión Mor99 de B. pelecinus, los cultivares Madeira y Tauro de O. compressus, las accesiones Paradana Australiano, Paradana precoz y Paradana O de T. michelianum, y los tréboles subterráneos Trikkala, Gosse y Clare, los que requieren entre 121 y 133 días para florecer.

En el grupo de los materiales "tardíos" se encontraron los cultivares y accesiones de B. pelecinus Mor96 y Casbah, Pitman y Avila de O. compressus, el cultivar Cadiz y la accesión SP 1/13 0662 de O. sativus. Además el cultivar Paradana de T. michelianum, que actualmente se comercializa en el país, y las accesiones KRC3, KRC2 y KRC1 de T. michelianum, los T. resupinatum Sa 20004, 45887-2 y Prolific; además del trébol subterráneo Mount Barker, el cultivar Margherita de T. nigrescens, y T. isthmocarpum.

Finalmente en el grupo de los "muy tardíos" (> 150 días a floración) se encuentra el cultivar Kymbro de T. resupinatum, T. vesiculosum y T. pallidum.

En general se observa una gran variación en el tiempo a floración entre las accesiones y cultivares de O. compressus, ya que existen materiales precoces, intermedios y tardíos, mientras que O. sativus sólo presentó materiales tardíos. En T. michelianum se observaron materiales intermedios y tardíos, mientras que la mayoría de los T. resupinatum fueron tardíos y uno muy tardío. En T. subterraneum el cv. Seaton Park fue el más precoz de los evaluados, mientras que las var. yanninicum y brachycalycinum fueron intermedias. Las especies más tardías fueron T. pallidum y T. vesiculosum.

El tiempo transcurrido entre la emergencia y la aparición del primer fruto varió entre 118 y 175 días, y entre la emergencia y la maduración entre 166 y 200 días (Cuadro 2).

Además, en las fenofases de fructificación y maduración de frutos se observó que la amplitud de las diferencias fenológicas entre cultivares y accesiones, se atenúan respecto de lo que sucede con la floración. En la floración, la diferencia entre el material más precoz y más tardío fue de 61 días. En el caso de la fructificación, la diferencia entre el cultivar y/o accesión más precoz y más tardío fue de 55 días. Mientras que en el período de maduración de frutos esta diferencia fue de sólo 44 días. Lo anterior estaría indicando que las plantas aceleran la maduración del fruto en función de la disponibilidad hídrica del suelo. Similar comportamiento ha sido informado por Clarkson y Russel (1975), quienes observaron en cultivares de M. polymorpha que el déficit hídrico provoca un retardo en las fases de siembra a primera flor y siembra a primera vaina inmadura y, en cambio, acelera las últimas etapas fenológicas.

Al respecto, Crawford (1983) señaló que en genotipos de Medicago sp. seleccionados para medio ambientes con estaciones de crecimiento cortas, una floración temprana podría estar asociada con períodos de maduración prolongados para maximizar la producción de semilla y forraje.

Características productivas

El análisis de componente principal de los datos agronómicos productivos de las especies evaluadas muestra que las tres primeras variables explican 81% de la variación entre las especies. El primer componente principal explica 34% de la variación encontrada, siendo los valores de correlación más significativos, la producción de fitomasa total y aérea, el peso de 1000 semillas y el número de semillas por gramo (Cuadro 3). En el segundo componente, las variables con mayor incidencia fueron producción de frutos, semillas, dureza seminal y esfuerzo reproductivo, los que explican 28% de la variación. Por último, el tercer componente, con 19% de la variación total, se encuentra asociado a variables como peso de 100 frutos y número de semillas por fruto.

Cuadro 3. Valores de correlación entre los componentes principales (CP) y las variables agronómicas de las accesiones y cultivares de leguminosas forrajeras anuales. Table 3. Correlation values between principal components (CP) and the agronomic variables of accesions and cultivars of annual forage legumes.

El análisis de cluster (Cuadro 4, Figura 2) utilizando las variables agronómicas y productivas de las 35 accesiones y cultivares dio como resultado tres agrupaciones (cluster). El Cuadro 4 muestra los valores promedio de cada una de las variables para cada uno de los cluster.

Cuadro 4. Valores promedio y rango de 10 variables agronómicas de las accesiones y cultivares que conforman los grupos. Table 4. Mean values and range of 10 agronomic variables of accesions and cultivars that form the groups.

Figura 2. Diagrama de dispersión entre el primer (CP1) y el segundo (CP2) componente principal para diez variables evaluadas en 35 accesiones y cultivares de leguminosas anuales. Figure 2. Dispersion diagram between the first (CP1) and the second (CP2) principal component of the variables evaluated in 35 accesions and cultivars of annual legumes.

El grupo 1 lo componen 2 cultivares de la especie B. pelecinus (Casbah y Mor99) y 3 cultivares de O. compressus (Charano, Paros y Santorini), todos ellos se caracterizan por presentar el mayor esfuerzo reproductivo (1,5%) y la más alta dureza seminal (99,8%) de todas las especies evaluadas (Cuadro 4). El segundo grupo engloba a un gran número de especies, entre ellas todos los cultivares y accesiones de T. michelianum y los cuatro cultivares de T. resupinatum. En este grupo se encuentran además los cvs. Pitman, Madeira, Tauro, Avila, GEH72 y GEH69 de O. compressus y el cv. SP1/13 0662 de O. sativus, el cv. Mor96 de B. pelecinus, además de T. isthmocarpum y T. pallidum. Este grupo se caracteriza por presentar semillas de tamaño pequeño (alto número de semillas por gramo), y un esfuerzo reproductivo de 0,9, mayor al que presentan los tréboles subterráneos (grupo 3). En virtud de estas características y de la habilidad para crecer en suelos con hidromorfismo temporal, T. michelianum y T. resupinatum poseen atributos muy favorables para ser introducidas en suelos arcillosos y en sectores de llanos del secano interior y en otras áreas agroecológicas del país.

El grupo 3 lo componen sólo los cultivares de trébol subterráneo (Seaton Park, Mount Barker, Trikkala, Clare y Gosse). Este grupo se caracteriza por presentar el más alto peso individual de semillas, la menor producción de frutos, el menor número de semillas por fruto, y en consecuencia, el menor número de semillas por gramo, semillas de mayor tamaño y peso, en relación al resto de las especies evaluadas. La dureza seminal es intermedia, del orden de 58%. La producción de fitomasa aérea es alta, ubicándose en el tercer lugar, luego de las especies M. polymorpha y T. vesiculosum. Este grupo, además, presentó el menor valor para la variable esfuerzo reproductivo.

Las especies restantes no quedaron incluidas en ninguno de los grupos (cluster), diferenciándose claramente unas de otras. Así, O. sativus cv. Cadiz se caracterizó por presentar dureza seminal muy baja (4,0%) y muy bajo peso de frutos. El cultivar Cauquenes INIA de M. polymorpha se diferenció de los demás por presentar la mayor producción de fitomasa, tanto aérea como total, así como la mayor producción de semilla y frutos.

En el caso de T. vesiculosum y T. nigrescens, el primero se caracterizó por presentar un alto peso de frutos y número de semillas por fruto, mientras que el segundo presentó un valor de número de semillas por gramo muy elevado, siendo el peso de éstas también muy bajo (Cuadro 4).

En la Figura 2 se agrupan los distintos grupos, al analizar la proyección horizontal de las accesiones y cultivares se observa que las especies que se encuentran desplazadas hacia la derecha de la ordenada, presentan la mayor producción de fitomasa aérea y total, destacándose el grupo 3 (C3) y el cultivar Cauquenes INIA de M. polymorpha (d), así mismo, la especie de menor producción fue T. nigrescens (y).

Las especies que se encuentran en el diagrama desplazadas hacia arriba de la abcisa, son las que presentan la mayor producción de frutos y semillas. Además presentan la mayor dureza seminal y el mayor esfuerzo reproductivo, destacándose el grupo 1 (C1), además de M. polymorpha (d) y T. vesiculosum (6).

A partir de la Figura 3, se realiza un análisis más detallado de la producción de fitomasa de las especies, la cual ordena en torno a dos ejes la producción de fitomasa total y la de semilla. En el cuadrante superior derecho se encuentran las especies de mayor producción, tanto de fitomasa total como producción de semilla, destacan entre ellas la accesión Mor99 y el cv. Casbah de B. pelecinus, además de los cvs. Santorini, Charano y Paros de O. compressus, todos ellos pertenecen al grupo 1 (Cuadro 4). Junto a éstas encontramos a la hualputra Cauquenes INIA (M. polymorpha), y T. vesiculosum, además de los cultivares pertenecientes al grupo 3 conformado por tréboles subterráneos Seaton Park, Gosse y Clare, y finalmente similar comportamiento por la accesión KRC1 de T. michelianum.

Figura 3. Relación entre la producción de fitomasa total y de semilla de las 35 accesiones y cultivares evaluados. Figure 3. Relationship between total phytomass and seed production of the 35 accesions and cultivars evaluated.

Este estudio permitió evaluar en forma preliminar un conjunto de especies y cultivares con características y atributos agronómicos y productivos muy favorables, que les permitirían ser consideradas como nuevas alternativas para ser evaluadas en ensayos de campo, para determinar in situ la factibilidadad de mejorar la producción y persistencia de las praderas en áreas de secano mediterráneo.

CONCLUSIONES

Son destacables las características de la mayor parte de los cultivares de Biserrula pelecinus, y algunos cultivares de Ornithopus compressus, los cuales presentan junto a características de alta producción de semilla y fitomasa, tamaño de semilla pequeño, alta dureza seminal y alta tasa de esfuerzo reproductivo, todos atributos muy apropiados para plantas que serán introducidas en ambientes climáticamente poco predecibles y sometidas a condiciones de pastoreo intenso.

Los cultivares de Trifolium michelianum y Trifolium resupinatum mostraron tamaño de semilla pequeño y alta dureza seminal, sin embargo los primeros presentaron una mayor producción de semilla. Los cultivares de T. resupinatum presentaron, en general, ciclos de vida más tardíos que los T. michelianum, disponiéndose en estos últimos de cultivares intermedios y tardíos.

El comportamiento y las características de los tréboles subterráneos evaluados (Seaton Park, Clare, Gosse, Trikala y Mount Barker) se diferenciaron nítidamente del resto de las especies. Estos presentaron alta producción de fitomasa, pero especialmente los cultivares de ciclo más largo presentaron baja producción de semilla. Además estos poseen un porcentaje de semillas duras menor a 60%, y alto peso y tamaño individual de semilla.

El comportamiento y las características de Medicago polymorpha (hualputra) cultivar Cauquenes INIA, la señalaron como la de mayor producción, tanto de forraje, fruto y semilla, superior a todas las especies evaluadas, además presentó una alta dureza seminal.

Por último, una especie de alto potencial de producción de fitomasa fue Trifolium vesiculosum, el cual mostró una alta dureza seminal y alto peso y tamaño individual de semilla. Por tratarse de una especie de ciclo de vida muy tardío, debiera ser evaluada en áreas de precordillera andina u otras de alta pluviometría.

LITERATURA CITADA

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Carlos Ovalle M.2*, Paola Bustos B.3, Alejandro del Pozo L.4, Julia Avendaño R.5, y Susana Arredondo S.2 1 Parte de la tesis presentada por la coautora a la Universidad Adventista, Facultad de Agronomía, para optar al título de Ingeniero Agrónomo. Estudio realizado en el marco del proyecto FONDECYT 1000608. 2 Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigación Quilamapu, Casilla 426, Chillán, Chile. 3 Universidad Adventista de Chile, Casilla 7-D, Chillán, Chile. 4 Universidad de Concepción, Facultad de Agronomía, Casilla 537, Chillán, Chile. 5 Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Experimental Cauquenes, Casilla 165, Cauquenes, Chile.