Indicadores agroindustriales y fisiológicos de Cultivares de Caña de Azúcar

Pensamiento.

"Tenemos que orientar nuestros esfuerzos y darnos fervientemente a la tarea de las investigaciones, una buena Selección de Variedades nos permitirá sembrar aquellas que dan mayor cantidad de azúcar por unidad de tierra".

Fidel Castro Ruz.

Resumen / Abstract.

Resumen.

El trabajo se realizó en la Estación Provincial de Investigaciones de la Caña de Azúcar de Ciego de Ávila, en áreas de su bloque experimental, sobre un suelo Ferralítico rojo típico, con el objetivo de determinar el comportamiento de indicadores agroindustriales en cultivares de caña de azúcar teniendo en cuenta los indicadores fisiológicos evaluados atendiendo al tipo de madurez y respuesta a la tolerancia hídrica en suelo Ferralítico rojo típico. El diseño experimental empleado fue bloque al azar. Se evaluaron indicadores agroindustriales, diámetro del tallo, longitud de los tallos, tallos/ m lineal, rendimiento agrícola, rendimiento azucarero en porcentaje de pol en caña, toneladas de pol/ha-1, además de todos los indicadores fisiológicos como son: fotosíntesis, transpiración, conductancia estomática y contenido de clorofila. El procesamiento de los datos se efectuó utilizando un análisis de varianza simple con cuatro repeticiones, para cada uno de los indicadores de desarrollo estudiados. Las medias se compararon por la prueba de rango múltiple de Tukey (p=0.05) a través del programa automatizado SPSS versión 17.0. Los resultados mostraron que los cultivares con Madurez media y tardía y tolerancia hídrica alta tuvieron valores más elevados de fotosíntesis y conductancia estomática, sin embargo la mayor concentración de clorofilas estuvo presente en el cultivar de madurez tardía y tolerancia hídrica baja. Los cultivares con Madurez media y tardía y tolerancia hídrica alta manifestaron una respuesta productiva mayor que el cultivar de madurez media y tolerancia hídrica baja. Al correlacionar los indicadores fisiológicos con los agroindustriales se muestra una correlación inversa entre la fotosíntesis y el porcentaje de pol en caña independientemente del tipo de madurez y tolerancia hídrica. Los cultivares que presentan madurez media y tardía con tolerancia hídrica alta son los que mejores respuestas mostraron en sentido general al analizar los indicadores agroindustriales y fisiológicos evaluados para suelo Ferralítico rojo típico.

Abstract.

The work was performed at the Research Station Provincial Sugarcane Ciego de Avila, in areas of experimental block, on a typical red Ferralitic, in order to determine the behavior of agribusiness indicators in sugarcane cultivars considering physiological indicators evaluated by type of maturity and tolerance in response to water in typical red Ferralitic. The experimental design was random block. Agribusiness indicators were evaluated, stem diameter, stem length, stem / m linear crop yield, sugar yield in percentage of pol in cane, tons of pol/ha-1, plus all the physiological indicators such as photosynthesis, transpiration, stomatal conductance and chlorophyll content. Information processing was performed using simple analysis of variance with three replications for each of development indicators studied. Means were compared by the multiple range test of Tukey (p = 0.05) through the automated program SPSS version 17.0. The results showed that in the physiological indicator Photosynthesis lower activity occurs in low water tolerant cultivars and most corresponds to maturing cultivars middle and late high water tolerance, similar trend stomatal conductance. The highest concentration of chlorophyll occurs in late maturing cultivar with low water tolerance. Agribusiness indicators evaluated, in tons of cane per hectare high tolerance cultivars water and middle and late maturity cultivar maturity exceed the medium and low water tolerance. In typical red Ferralitic cultivars of sugar cane plantations (strain floor), only inverse correlation between photosynthesis and percentage of pol in cane. Cultivars having middle and late maturity with high water tolerance are the best results showed in general to analyze agribusiness and physiological indicators evaluated for typical red Ferralitic.

Introducción

La caña de azúcar representa uno de los cultivos más importantes en la alimentación de muchos países en su mayoría subdesarrollados, además de la utilización de los derivados de la industria azucarera obtenidos en los procesos industriales de este cultivo (Rossi, 2011).

La caña de azúcar representó para nuestro país el principal producto agrícola e industrial, por lo que 1.5 millones de ha, que representaron un 40 % del área total cultivada, se dedicaron a estas plantaciones. A partir del año 2003 con un estudio que se realizó sobre la aptitud física de los suelos se redujo el área agrícola a 819 736.1 ha, para de esta forma cultivar aquellos suelos más productivos y de este modo facilitar que los cultivares expresen su mayor potencial genético productivo (Jorge et al., 2003). En Cuba, el Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA) fundado en 1964, posee una red de Estaciones Experimentales a lo largo del país y tiene entre sus objetivos fundamentales la obtención de variedades de caña de azúcar y su manejo agronómico, no solo para la producción de azúcar, sino también para la diversificación (Santana et al., 2002).

El Programa de Mejoramiento Genético para el cultivo de la caña de azúcar en Cuba garantiza que constantemente se estén incorporando a la producción nuevos individuos para sustituir variedades que van declinando y/o comienzan a ser sensibles a plagas (Cox et al., 1986). Es por ello que la búsqueda de nuevas fuentes genéticas, poco o no relacionadas entre sí, constituye una línea de investigación importante, como estrategia para elevar la eficiencia de los programas de mejora (Fuentes et al., 2004).

En la década del 80 se comenzó a trabajar en la búsqueda de fuentes de resistencias e integración en los progenitores activos del programa comercial, a partir de las cuales se han obtenido diversos cultivares con adecuado nivel de resistencia y adaptadas a las principales regiones agroclimáticas del país (González et al., 2004). Sin embargo, en los últimos años los progresos en el programa cubano de mejora de la caña de azúcar se han limitado como consecuencia del incremento del nivel de agresividad de las plagas, el crecimiento de la cantidad de fondo de inoculo, así como los cambios climáticos, observándose una notable disminución de los progresos por selección para los caracteres de la calidad del jugo y el rendimiento agrícola, fundamentalmente en las etapas finales de selección (Pérez et al., 2008).

Las variedades empleadas en la actualidad para la producción de caña de azúcar en Cuba son productos de la experiencia acumulada durante la actividad de fitomejoramiento en el propio país, así como la extrapolación de los resultados más importantes obtenidos por los principales países productores, pues existen tres vías para la obtención de variedades que son hibridación, intercambio internacional y la biotecnología (Jorge et al., 2009). Los cañeros desean variedades que produzcan más caña por área, los industriales prefieren a las más azucareras y los especialistas en sanidad vegetal quieren variedades resistentes a plagas por lo que se debe lograr un equilibrio entre estos tres factores (Bernal y Quintana, 2000a). Sin embargo, un mal manejo y explotación de las mismas pueden ocasionar grandes pérdidas económicas (Jorge et al., 2007).

Las persistentes y prolongadas sequías durante varios años consecutivos han provocado una situación de emergencia en el abasto de agua, además de mermar las potencialidades de los ecosistemas, al descender abruptamente el manto freático convirtiéndose muchos de ellos en regiones semiáridas (Díaz, 2000 y Cruz, 2000). Por otra parte, la imposibilidad de incrementar los suministros de agua por carencia de esta y de medios de aplicación, así como el incremento del costo de explotación, hace necesario buscar alternativas más sostenibles y prácticas para mantener el cultivo viable (Díaz., 2002).

De este modo, la selección y manejo de variedades tolerantes al estrés por déficit hídrico resulta la variante más apropiada para tales circunstancias. Sin embargo, es conocida también la variación existente entre los genotipos con respecto a su adaptabilidad a condiciones estresantes, (Díaz., 2011) refleja la importancia de seleccionar adecuadamente las variedades que deben ser plantadas en esas condiciones debido a la interacción que tienen con el ambiente.

El propósito de cualquier programa de mejora es seleccionar las variedades más idóneas por su mayor potencial de producción, el mejor comportamiento de estas variedades sobre otras puede ser debido a la superioridad genética inherente en rendimientos o calidad de sus jugos, resistencia a plagas, otras características agronómicas mejoradas o a la combinación de estos factores (Bernal y Quintana, 2009). Los cultivares de la caña de azúcar tienen vida útil limitada, pues después de un período largo de explotación declinan en sus rendimientos debido a diferentes causas (Ortega et al., 1990), nuestro instituto tiene como misión garantizar que los nuevos cultivares de caña de azúcar seleccionados a través del programa de fitomejoramiento genético sustituyan los cultivares que declinan de la producción.

Todo trabajo de selección e investigaciones de la productividad de variedades se ha concentrado tradicionalmente y casi de forma exclusiva, en los indicadores de cosecha, es decir: ton/caña, porcentaje de pol en caña y ton/pol/ha (Armas de et al., 2008). Aunque la productividad de una planta está dada por el balance entre la síntesis (fotosíntesis) y la degradación (respiración), así como de otros parámetros fisiológicos inherentes a cada cultivo (Vázquez y Torres, 1995), se desconoce el comportamiento de algunos indicadores fisiológicos en cultivares de caña de azúcar de acuerdo a su madurez y respuesta a la tolerancia hídrica en cepa de frio para la zona central de la provincia de Ciego de Ávila sobre un suelo Ferralítico rojo típico.

Para el presente trabajo se determinó que el Problema Científico es que se desconoce el comportamiento de algunos indicadores agroindustriales y fisiológicos (evapotranspiración, fotosíntesis, conductancia estomática y clorofilas totales) en cultivares de caña de azúcar atendiendo al tipo de madurez y respuesta a la tolerancia hídrica en cepa de frio sobre un suelo Ferralítico rojo típico.

Hipótesis: Si se determina el comportamiento de indicadores agroindustriales y fisiológicos (evapotranspiración, fotosíntesis, conductancia estomática y clorofilas totales) de cultivares de caña de azúcar atendiendo al tipo de madurez y respuesta a la tolerancia hídrica en suelo Ferralítico rojo típico se pueden manejar alternativas que permitan una adecuada composición de cultivares.

Objetivo General: Determinar el comportamiento de indicadores agroindustriales en cultivares de caña de azúcar teniendo en cuenta los indicadores fisiológicos evaluados atendiendo al tipo de madurez y respuesta a la tolerancia hídrica en suelo Ferralítico rojo típico.

Objetivos Específicos.

• Determinar los indicadores fisiológicos (evapotranspiración, fotosíntesis, conductancia estomática y clorofilas totales) de cultivares de caña de azúcar en suelo Ferralítico rojo típico atendiendo al tipo de madurez y respuesta a la tolerancia hídrica.

• Determinar el comportamiento de indicadores agroindustriales en cultivares de caña de azúcar en suelo Ferralítico rojo típico atendiendo al tipo de madurez y respuesta a la tolerancia hídrica.

• Determinar la correlación entre los indicadores agroindustriales y fisiológicos (evapotranspiración, fotosíntesis, conductancia estomática y clorofilas totales) para suelo Ferralítico rojo típico.

Resultados Esperados.

• Determinación de los indicadores fisiológicos (evapotranspiración, fotosíntesis, conductancia estomática y clorofilas totales) de cultivares de caña de azúcar en suelo Ferralítico rojo típico atendiendo al tipo de madurez y respuesta a la tolerancia hídrica.

• Determinación de los indicadores agroindustriales de cultivares de caña de azúcar en suelo Ferralítico rojo típico atendiendo al tipo de madurez y respuesta a la tolerancia hídrica.

• Determinación de la correlación entre los indicadores agroindustriales y fisiológicos (evapotranspiración, fotosíntesis, conductancia estomática y clorofilas totales) para suelo Ferralítico rojo típico.

Revisión Bibliográfica

2. Algunas generalidades del cultivo de la caña.

2.1. Origen de la caña de azúcar.

El origen de la caña de azúcar es, aún en nuestros días, un tema polémico y controvertido, aceptándose en general su origen asiático, pero no está definida con claridad la zona específica, aunque autores tan prestigiosos como (Arceneaux., 1967) y (Humbert., 1963) aceptan a la India como centro de origen. Fue llevada a España por los árabes en el siglo VIII a. de C., donde se cultivaba principalmente en las tierras costeras de Málaga y Granada, territorios en los que aún se cultiva.

Según informe de (Jorge y Jorge., 2003), diferentes autores coinciden en que este cultivo se introdujo en Cuba después del descubrimiento. La fecha documentada más antigua que se ha comprobado corresponde a la encontrada en los archivos de la Villa de Puerto Príncipe (actual Camagüey), los cuales registran el 13 de mayo de 1516 por el Puerto de Güincho (Nuevitas), el lugar de la primera introducción en Cuba; no obstante esta fecha, la industria azucarera no se estableció como tal hasta pasado varios años, pues según (Matos., 2000), es en 1596 que se instala el primer ingenio para fabricar azúcar de caña en la Habana.

2.2. Características botánicas y clasificación taxonómica.

La clasificación taxonómica de la caña de azúcar según Cronquist (1988) es la siguiente:

División: Magnoliophyta.

Clase: Liliosida.

Sub Clase: Commelinidae.

Orden: Ciperales.

Familia: Poaceae.

Género: Saccharum.

Especies: S. officinarum, S. robustum, S. spontaneum. S.barberi (sinense) y S. edule.

Existen otras especies del mismo género que no tienen valor comercial por ser de bajo contenido de azúcar y altos en fibra, alguna de ellas silvestres, cuyo valor es principalmente genético.

La caña de azúcar (Saccharum híbrido) es una planta monocotiledónea con apariencia de hierba gigante, sus tallos son más o menos cilíndricos en su sección transversal, dividido en nudos y entrenudos (González, 2001). Estos tienen una mayor concentración de sacarosa en su base, comparada con las del ápice el que se caracteriza por presentar gran cantidad de sustancias melasigénicas y azúcares reductores, su reproducción es sexual y asexual siendo esta última, la más usada en el cultivo de la caña de azúcar (Van Dilliwjin, 1952).

Morfológicamente se presenta en forma de macollas o plantones, constituidos a su vez de tallos aéreos cilíndricos, de hasta 3-4 metros de longitud, en dependencia de la variedad y las condiciones de desarrollo. Se propaga asexualmente por medio de trozos o canutos que contienen las yemas. Cada yema puede desarrollarse en un tallo primario, el cual a su vez forma tallos secundarios y estos terciarios, entre otros. (Ver fig. 1)

Figura 1: Estructura morfoanatómica de la planta de caña de azúcar.

2.3. Importancia económica del cultivo.

La caña de azúcar se utiliza preferentemente para la producción de azúcar, adicionalmente se puede utilizar como fuente de materias primas para una amplia gama de derivados, algunos de los cuales constituyen alternativas de sustitución de otros productos con impacto ecológico adverso (cemento, papel obtenido a partir de pulpa de madera, entre otros. Los residuales y subproductos de esta industria, especialmente los mostos de las destilerías contienen una gran cantidad de nutrientes orgánicos e inorgánicos que permiten su reciclaje en forma de abono, alimento animal y diversos productos industriales (Jorge et al., 2006). En este sentido es importante señalar el empleo de la cachaza como fertilizante, las mieles finales y los jugos del proceso de producción de azúcar pueden emplearse para la producción de alcohol, lo que permite disponer de un combustible líquido de forma renovable y la incorporación de los derivados tradicionales (tableros aglomerados, papel y cartón, cultivos alternativos para alimento animal y mieles finales) (Mesa., 1995). Una pequeña parte de la producción de caña de azúcar tiene fines de producción de piloncillo, el cual se obtiene de la concentración y evaporación libre del jugo de la caña, también es conocido como panela. El piloncillo tiene varios usos, como materia prima en la industria de la repostería, pastelería, y como endulzante en diversos alimentos, además, se usa para la elaboración de alcohol y otros licores. Otra cantidad de caña aún más pequeña se utiliza como fruta de estación, aunque se vende todo el año, se concentra en la temporada navideña para las piñatas y el tradicional ponche.

2.4. Factores limitantes de la producción agrícola.

En las plantaciones cañeras de Cuba, se considera factor limitante del suelo, esencialmente el que reduce el crecimiento y la productividad de la caña de azúcar o conduce a su muerte (Shishov., 1983). Además del déficit de los elementos nutritivos y las propiedades no favorables alcalinas o ácidas, pueden encontrarse otros factores como son : poca profundidad del perfil del suelo, contenido de piedras, textura arenosa, formación de concreciones y laterización, agrietamiento y endurecimiento de suelos motmorilloníticos, salinización, régimen de lluvia desfavorable, desarrollo de hidromorfismo, entre otras causas. (Pineda., 2002). Si bien puede ser extensa la consideración del número total de ellos, no todos poseen la misma magnitud económica adversa al cultivo en cuestión, de ahí que solo deberán considerarse aquellos que afecten seriamente la productividad (Roldós., 1986).

En estudios recientes sobre la evaluación de la aptitud física de las tierras dedicadas al cultivo de la caña de azúcar en Cuba (Benítez et al., 2007), el factor edáfico limitante de mayor influencia en la evaluación de las tierras no aptas fue la profundidad efectiva de los suelos. De la superficie con esta categoría de aptitud, el 70 por ciento presenta esa limitación, la cual se manifiesta en casi todos los tipos de suelos y es la variable que determina la profundidad a la que las raíces pueden penetrar de acuerdo con sus características botánicas sin encontrar barreras físicos o químicas (Balmaceda y Ponce de León, 1999). Otros factores también importantes son: salinidad, drenaje y pedegrosidad con 10, 8 y 5 por ciento respectivamente.

En muchos casos, la corrección de estos factores limitantes, se realiza adicionando el elemento deficitario o modificando favorablemente el factor, lo que conlleva en ambos casos al desembolso de recursos financieros y al encarecimiento de los costos. En este sentido, desempeña un papel importante la disponibilidad de cultivares con cierto grado de tolerancia y con ello el mejoramiento genético (García, 2004).

2.5. Mejoramiento genético de la caña de azúcar

Los cultivares comerciales de caña de azúcar son híbridos originados de progenies de cruces entre cañas "nobles" (S. officinarum L.) y silvestres (S. spontaneum L., S. sinense Roxb., o S. barberi Jesw.) que fueron retrocuzados con S. officinarum en un proceso llamado "nobilización" (Edmé et al., 2005a). El objetivo central de cualquier programa de mejoramiento de un cultivo de importancia económica, es la liberación de variedades más productivas, resistentes a las principales plagas y enfermedades y adaptadas a las más disímiles condiciones de explotación (Bernal et al., 1997a).

En los principales cultivos de los Estados Unidos se ha estimado la contribución del mejoramiento genético, en el incremento de los rendimientos, en alrededor de 50 por ciento (Duvick., 1999; Frisvold et al., 1999). Por su parte, (Baver., 1963) y Hogarth (1976) en Hawaii y Australia, respectivamente, atribuyeron el 50 y 75 por ciento del incremento de los rendimientos de la caña de azúcar al mejoramiento genético. Similar estimación se ha hecho en otros cultivos (Laurer et al., 2001) con vista a trazar una estrategia necesaria para lograr mayores avances en este aspecto (Edme et al., 2005b).

En Cuba, los primeros trabajos de hibridación se realizaron en 1904, en el Jardín Botánico conocido por "Harvard Garden", cerca de Cienfuegos (Díaz., 1974). Hasta 1953, no hubo un programa de mejora bien organizado para la caña de azúcar, aunque se realizaron cruzamientos en diferentes regiones del país.

En el contexto de la agricultura cañera cubana, con la creación del Instituto Nacional de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA), en 1964 por el Comandante en Jefe Fidel Castro Ruz, el resultado más relevante se ha obtenido en el mejoramiento del rendimiento en caña. Esto se ha visto reflejado en el incremento de las variedades nacionales en la composición varietal del país; si en 1943 sólo 2 por ciento del área cañera nacional era ocupada por cultivares cubanos, en 1979 era 36 por ciento (Bernal et al., 1997b), ya al cierre del 2009 es del 85 por ciento (INICA-MINAZ, 2010).

Otras líneas del mejoramiento genético de la caña de azúcar en el país ha sido la obtención de variedades de alto contenido azucarero, siendo reportada esta como una tecnología de relevante incidencia en el incremento de la rentabilidad, productividad y sostenibilidad de la producción azucarera (González., 2001). También se ha trabajado en la obtención de variedades para la producción de biomasa, ya sea para ser utilizadas como alimento animal (Milanés et al., 1997; Jorge et al., 2003) o para la producción de energía (Campo et al., 1998), y se dan los primeros pasos para dar respuestas a las áreas afectadas por sequía, salinidad y mal drenaje (Cruz, 2000).

2.5.1. Mejoramiento genético para la tolerancia a la sequía

La resistencia ante condiciones ambientales adversas constituye uno de los principales objetivos del mejoramiento genético actual. Su naturaleza es generalmente de origen poligénico y los métodos para su obtención son muy diversos (Cornide et al., 1985). Según Hall (1990), la respuestas de las plantas al estrés ambiental se debe a caracteres que se expresan en los cuatro niveles de organización: desarrollo, estructural, fisiológico y metabólico; de ese modo mientras unas plantas presentan una gran plasticidad fenotípica, en otras, la tolerancia muestra claramente una base genética que parece depender de varios genes con caracteres aditivos y dominantes, aunque también se han encontrado casos de tolerancia ligados a un único gen.

La eficiencia de la selección en un grupo de ambientes bajo estrés es una función de la repetibilidad o heredabilidad en sentido amplio del carácter medido en el ambiente de selección y de la correlación genética con el rendimiento bajo estrés en el grupo de ambientes (Atlin y Frey, 1990). En el cultivo del arroz, los mayores esfuerzos han sido dirigidos sobre el análisis genético de caracteres tales como arquitectura del sistema de raíces, potencial de agua en las hojas, ajuste osmótico y contenido relativo de agua (Jongdee et al, 2002; Pantuwan et al., 2002; Toorchi et al., 2003). Sin embargo, esos caracteres carecen de una alta heredabilidad bajo estrés por sequía (Atlin y Lafitte, 2002).

En estudios recientes de poblaciones de arroz de dobles líneas haploide sin selección, la heredabilidad en sentido amplio del rendimiento del grano en estado reproductivo, bajo estrés por sequía, fue comparable con el estimado obtenido para el rendimiento del grano en condiciones sin estrés (Atlin y Lafitte, 2002; Babu et al., 2003; Lanceras et al., 2004). Esto induce a que la selección directa, para el rendimiento bajo estrés por sequía, sea probablemente efectiva (Venuprasad et al., 2007).

Cambios en la expresión de proteínas, acumulación y síntesis se han observado en muchas especies de plantas, resultado de la exposición de estas al estrés por sequía durante el crecimiento (Chen y Tabaeizadeh, 1992; Cheng et al., 1993). En maíz, se ha observado que el estrés por sequía incrementa la expresión de 50 proteínas, decrece 23 e induce la síntesis de 10 proteínas.

En los últimos años, la resistencia a las altas y bajas temperaturas está siendo estudiada para algunos cultivos como la papa (Estévez et al., 1994), arroz (García y González, 1997; Bernier et al., 2007), soya (Ortiz et al., 2000; Samarah et al., 2006), tomate (Iglesias, 1995; Martínez et al., 2000; Florido et al., 2000), trigo (González et al., 2005), y la caña de azúcar no ha quedado al margen de esa dirección del mejoramiento genético. Al respecto, (Cruz et al., 2000), con referencia a las perspectivas del mejoramiento de este cultivo, mencionaron que los métodos de mejora convencionales tienen amplias posibilidades en el mejoramiento de la tolerancia de la caña de azúcar a la sequía y la salinidad.

Los avances en el conocimiento de los aspectos fisiológicos y genéticos de la resistencia a la sequía auguran una amplia aplicación en el mejoramiento de la caña de azúcar. Cruz (2001), señala que en Mauricio durante la última década se han fortalecido los trabajos de mejora para adaptación específica, ello le ha permitido recomendar dos variedades tolerantes a la sequía. Resulta obvio que la resistencia a la sequía está presente en las plantas y su mayor o menor expresión obedece a la presencia de sustancias hidrofilillas en el protoplasma y en la habilidad de sintetizar ciertas proteínas. Estas son fabricadas por la planta durante su desarrollo bajo la influencia del déficit de agua, por lo que no están involucradas en la tolerancia innata a una sequía inesperada y súbita (Armas de et al., 2008).

2.6. La interacción genotipo-ambiente en el cultivo de la caña de azúcar

El fenotipo de un individuo está determinado por el genotipo y por el ambiente, estos dos efectos no siempre son aditivos, lo cual indica que las interacciones genotipo-ambiente (I. GXA) están presentes. El resultado de esta interacción es la inconsistencia en el comportamiento de los genotipos a través de los ambientes (Magari y Kang, 1993; Martin, 2004).

Campbell y Jones (2005) definen la I. GXA como la respuesta diferencial de un genotipo o cultivar para un carácter dado a través de diferentes ambientes y es un fenómeno natural que forma parte de la evolución de las especies. Sus efectos permiten el cruzamiento de genotipos aptos a un ambiente específico, así como, de comportamiento general aptos a varios ambientes (Lavoranti, 2003).

Este fenómeno es una de las principales preocupaciones de los mejoradores por dos razones: primero, porque reduce el progreso de selección (Cooper y Delacy, 1994; Delacy et al., 1996; Kang y Magali, 1996) y segundo, porque hace imposible interpretar los efectos principales (debidos exclusivamente a los genotipos o al ambiente). Bajo estas condiciones, individuos o poblaciones que exhiben características promisorias en un ambiente determinado, pueden resultar inadecuados en otros, siendo un importante efecto de la I. GXA el de reducir las correlaciones entre el genotipo y el fenotipo (Falconer, 1960 y Gálvez, 1978).

La evaluación de genotipos a través de distintos ambientes, principalmente aquellos más contrastantes, es una de las prácticas más usuales para la recomendación de nuevos materiales a los productores de una región o zona específica (Górdon et al., 2006). La ocurrencia a menudo de I. GXA en ensayos multiambientales exige la realización de estudios adicionales con el propósito de precisar la selección de individuos con adaptabilidad general y específica (Alejos et al., 2006).

(Bidinger et al., 1996) y Kang (1998), al referirse a las causas que determinan la existencia de I. GXA, plantearon que la mayor interacción puede esperarse cuando por una parte existe una amplia variabilidad entre los genotipos, para caracteres morfofisiológicos que confieren la resistencia (o susceptibilidad) a uno o más tipos de estrés, y por otra, cuando es apreciable una amplia variación entre los ambientes, por la ocurrencia de los mismos estrés (determinado por el clima, el suelo, factores bióticos, y factores de manejo).

En Cuba, en las últimas tres décadas, se han realizado numerosos estudios relacionados con el tema de la I. GXA y sus implicaciones en el mejoramiento de los rendimientos cañeros y azucareros, los que han abarcado diferentes regiones y provincias, fundamentalmente en etapas finales del proceso de selección de variedades. En la región occidental, se destaca el trabajo de Gálvez (1978), en la zona central los de López (1986), Jorge (1996) y García (2004), y en la oriental los trabajos de Bernal (1986), Castro (1991) y González (1995), los cuales revelan, comúnmente, una elevada proporción del componente ambiental, superior para el rendimiento agrícola que para el industrial y la importancia de la replicación de los estudios en tiempo y espacio para explotar de manera conveniente la I. GXA existente. No obstante, el estudio de este aspecto no ha sido abordado con amplitud en los últimos 15 años a pesar de los grandes cambios producidos en la industria azucarera cubana.

García (2004), en la región central del país, en un estudio bajo condiciones de estrés hídrico, señaló la no existencia de solapamientos entre los diferentes ambientes estudiados, y una mayor magnitud de la contribución del ambiente respecto a otros reportes. Esto hace suponer que en estas condiciones de sequía su efecto se acentúa, lo que sugiere que la selección para este tipo de estrés solo será efectiva bajo tales condiciones. Este mismo autor, al tener en cuenta las variables hidrofísicas del suelo y fisiológicas que se asociaron con el estrés por sequía, recomienda que los trabajos de mejora deberán encaminarse hacia la búsqueda de genotipos con sistemas radicales capaces de aprovechar el agua muy eficientemente, así como, de masa foliar provista de mecanismos que le permitan atenuar el desbalance entre la lluvia y la evapotranspiración.

Resulta común en todas estos estudios (García., 2004), que los mismos fueron desarrollados en condiciones normales, sin estrés, y si en algún caso estuvieron presentes no fueron consideradas como tales, por lo que reviste gran importancia la evaluación de este fenómeno bajo niveles contrastantes como los que están presentes actualmente en más de 30.3 por ciento de las áreas cultivadas del país. Por tanto, la revisión del significado del ambiente, el genotipo y la interacción genotipo-ambiente en materiales que se liberan a la áreas de producción, es importante no sólo para la verificación de los resultados del programa de mejora, sino para la elección de los cultivares por parte de los productores (Gilbert et al., 2006).

2.6.1. Caracterización y clasificación de ambientes.

Numerosas investigaciones reportan que los efectos ambientales en el rendimiento de la caña de azúcar pueden deberse a múltiples causas: deficiencia de los nutrientes (Anderson et al., 1995), presión de las enfermedades (Magarey y Mewing, 1994) o diferencias en la combinación suelo-clima (Bernal, 1986; Castro, 1991; Gilbert et al. 2006). Bajo estas condiciones la magnitud I. GXA resulta importante, por lo que puede fracasar la diferenciación de la respuesta de los genotipos a través de los ambientes (Collaku et al., 2002). En tal sentido, los principales programas de fitomejoramiento del mundo cañero, han prestado atención a la clasificación de los ambientes de prueba con el objetivo de verificar las similitudes y disimilitudes entre los mismos y cuál es el origen de estas (Ghaderi, et al., 1980; Collaku et al., 2002; Glaz y Kang, 2008).

Los resultados prácticos posibles a obtener serían la reducción de aquellos ambientes con similares poderes de discriminación de los genotipos, o la adopción de los más ventajosos de acuerdo con las posibilidades prácticas para conducir los estudios en los mismos (Hogarth., 1989). Para este último objetivo se tendría en cuenta la evaluación, en cada uno, de los parámetros genético-estadísticos y de esta forma seleccionar aquellos ambientes donde su magnitud sea mayor y, por consiguiente, mayor será también la eficiencia de la selección (Hamdi, 2009).

2.7. El clima y la sequía en Cuba

El territorio cubano está situado en la zona de los climas tropicales y subtropicales, y se halla bajo la influencia de los vientos alisios. La extensión total es de 110 922 km2 con una longitud de este a oeste de 1200 km y un ancho que varía entre 31 y 190 km. La lluvia se encuentra desigualmente distribuida tanto espacial como temporalmente. El 80 por ciento de las precipitaciones cae en el período de apenas seis meses (Pérez et al., 2004b).

Por otra parte, la diferencia en los valores de evaporación media anual es de más de 300 mm entre la provincia de Pinar del Río (1700 mm) y Guantánamo (2005 mm). Este comportamiento, unido al de las lluvias, determina que el clima en su conjunto sea más árido en la región oriental, por lo que en esa zona los efectos de la sequía y los procesos de desertificación y salinización son mucho más acentuado que en las demás provincias (Pérez et al., 2004b).

En el contexto de la agricultura, la sequía no comienza cuando cesa la lluvia, sino cuando las raíces de las plantas no pueden obtener más humedad del suelo (Centella et al., 2006). Según la Organización Meteorológica Mundial, "hay Sequía Agrícola cuando la cantidad de precipitación y su distribución, las reservas de agua del suelo y las pérdidas debida a la evaporación se combinan para causar disminuciones considerables del rendimiento de los cultivos y del ganado". Existen tantas definiciones de sequía como objetivos hay para definirlas, sin embargo, un denominador común en todas las definiciones es la escasez de precipitaciones con respecto a un comportamiento normal (ONS, 2008).

Desde finales de la década de los 70 del pasado siglo, el clima cubano registra cambios importantes, como son el aumento de la temperatura media del aire en 0.6 °C, acompañado de una elevación del valor promedio de la mínima cercana a los 1.4 °C. En el caso particular de la sequía, los eventos moderados y severos se duplicaron en el período de 1961-1990, respecto al período anterior 1931-1960, con déficit en los acumulados anuales de lluvias en el orden de un 10 por ciento, concentrándose esa disminución en los meses del período húmedo mayo-octubre (Lapinel et al., 2010b).

2.8. Requerimientos hídricos de la caña de azúcar.

Reynoso (1878), en su Ensayo sobre el cultivo de la Caña de Azúcar, la definió como una planta de regadío, resaltando sus exigencias en ese sentido. Al respecto, (Fonseca y García., 1987), confirmaron el efecto determinante de las épocas de plantación, la evapotranspiración real y la lluvia aprovechable en la definición de las necesidades de agua para la caña de azúcar en el occidente de Cuba.

González y Cruz (1987), determinaron que en los suelos Ferralíticos rojos la norma neta total y el número de riegos varían en correspondencia con el año climático y la fecha de plantación o del corte. Estos autores determinaron que los mayores requerimientos correspondieron a la cepa de caña planta de frío, con una norma total de 7650-8100 m3.ha-1 entregados en 17-18 riegos en años secos medios. Por su parte (Hernández., 2007), en la empresa azucarera El Salvador de la provincia de Guantánamo, encontró diferencias en los requerimientos hídricos del cultivo en las diferentes cepas (frío, primavera quedada y retoño), reportando consumos totales por cepa de 1420, 1830 y 910 mm respectivamente.

Guntín y Tejeda (2007), en el norte de la provincia de Las Tunas, señalan diferencias en las necesidades hídricas de la caña de azúcar por tipo de suelo; con normas netas de riego de 287 mm para los suelos Pardo sialíticos y 316 mm para los Vertisoles. Con un enfoque genético-fisiológico de este aspecto y a partir del estudio de un grupo de variedades de caña de azúcar de alta, media y baja sensibilidad al riego, (Ferrer et al., (2000a, 2000b), encontraron que variables fisiológicas y biofísicas como los contenidos de fibra, número de hojas activas, termorresistencia de las membranas celulares y los parámetros de florescencia variable de los pigmentos clorofílicos, tuvieron un papel importante en la respuesta hídrica de la caña de azúcar.

García et al., (2003), en un estudio sobre sistema de riego por goteo en dos unidades de producción cooperativa de la provincia de La Habana y Granma, y en cepa de caña planta, cosechadas con 19 y 20 meses de edad, obtuvieron rendimientos de 206 a 222.8 t.ha-1 respectivamente. De manera generalizada, estos autores coinciden en la variación que introduce en los resultados la utilización de diferentes cultivares. Esto presupone una respuesta genética factible de ser mejorada, con la finalidad de obtener genotipos capaces de aportar producciones económicamente ventajosas en condiciones de estrés hídrico; lo cual es común aún en condiciones de suelos favorables, donde estas situaciones se presentan en determinados períodos.

2.9. Fisiología de las plantas en estrés hídrico.

Un estrés hídrico moderado puede tener un efecto considerable sobre el metabolismo de las plantas dependiendo no solo de la especie y el genotipo, sino también de la duración e intensidad (Muriel y Guerra, 1984). La pérdida de agua por transpiración es inevitable pues la planta necesita abrir los estomas para facilitar la absorción de CO2. Esta absorción es consecuencia de la pérdida de humedad por transpiración, indicando el equilibrio de estos dos procesos signos del estado hídrico de la planta. Cuando este equilibrio se pierde, las células y tejidos se deshidratan incrementando su temperatura (Henckel, 1964). A partir de este momento se inicia una serie de ajustes como: cierre estomático, disminución del proceso fotosintético y transpiratorio, (Bennet et al., 1987); suspensión de la división celular y reducción del alargamiento (Brevedan y Hogdes, 1973); alteración de los procesos hormonales y como consecuencia, la reducción del crecimiento (Larque, 1977).

2.10. Mecanismos de resistencia a la sequía.

Se han usado diferentes términos para describir la respuesta de las plantas a tensiones de humedad, resultante de las interacciones de diversos mecanismos a los que se han asociado algunos caracteres morfológicos, fisiológicos y las variaciones en la demanda de agua propias de la ontogenia (Morgan, 1989). La resistencia a la sequía es conferida a las plantas por alguno o por la combinación de cuatro mecanismos: escape, evasión, tolerancia y recuperación. Cada uno de ellos incluye varios caracteres que pueden ser manejados por los mejoradores de plantas (Arrandeau, 1989).