Adaptación, Crecimiento y Producción de Nuevas Leguminosas Forrajeras Anuales en la Zona Mediterránea de Chile (página 2)

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se llevó a cabo en el Centro Experimental Cauquenes, VII Región, predio El Boldo (35°58’ lat. Sur; y 72°17’long. Oeste; 177 m.s.n.m) perteneciente al Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA). La siembra de 19 cultivares pertenecientes a ocho especies de leguminosas anuales (Cuadro 1), se realizó con una máquina sembradora de ensayo modelo Planet Junior (USA). La dosis de semilla se indica en el Cuadro 1 y la variación dentro de una misma especie se debió al distinto porcentaje de germinación que poseía la semilla disponible. La fecha de siembra fue el 6 de junio de 2000, con una resiembra el 4 de julio del mismo año, debido a pérdida de plantas ocasionada por fuertes lluvias en ese período. Las semillas se inocularon con el rizobio específico a razón de 10 g kg-1 de semilla. Se usó metil celulosa al 1% como adherente (1 L kg-1 de semilla). Con esta mezcla se humedecieron las semillas, después se cubrieron y peletizaron con carbonato de calcio.

Cuadro 1. Especies, origen, cultivar o accesión y dosis de semilla, de los cultivares de leguminosas evaluados en Cauquenes. Table 1. Species, origin, cultivar or accession and sowing rate of the legume cultivars evaluated in Cauquenes.

La fertilidad inicial del suelo indicó un nivel bajo de P (5 mg kg-1), bajo de N (19,8 mg kg-1), medio de K (128 mg kg-1), con un bajo contenido de materia orgánica (3,2%) y pH ligeramente ácido (5,9). Todos los tratamientos recibieron una fertilización a la siembra que consistió en 92 kg ha-1 de P2O5 a la forma de superfosfato triple, localizado, y 60 kg ha-1 de K2O a la forma de cloruro de potasio, al voleo, antes de pasar el rotovator. Las parcelas recibieron una fertilización de mantención en julio de 2001, con el equivalente a 45 kg ha-1 de P2O5 como superfosfato triple, 50 kg ha-1 de K2O a la forma de cloruro de potasio, 2,2 kg ha-1 de B a la forma de boronatrocalcita, y 90 kg ha-1 de S y 150 kg ha-1 de Ca a la forma de sulfato de calcio.

El diseño experimental utilizado fue bloques al azar con cuatro repeticiones; el tamaño de las parcelas fue de 10 m2. Se realizó ANDEVA y en la comparación de media se usó la prueba de Duncan (Little y Jackson, 1978) con un nivel de significación de 5%.

Evaluaciones

Durante la primera temporada (2000) en el mes de agosto se evaluó la emergencia de plantas utilizando el método de point quadrat (Daget y Poissonet, 1971) mediante el recuento de presencia o ausencia de plantas en líneas de 2,4 m por parcela. Durante las temporadas 2001 (julio) y 2002 (junio y agosto) se realizó un recuento a partir de muestras extraídas en cilindros de 78,5 cm2.

La producción de fitomasa, en base MS, se evaluó en dos cortes anuales durante las tres temporadas de evaluación. En la temporada 2000 los cortes se realizaron el 30 de octubre y 04 de diciembre; durante la segunda temporada (2001), los cortes se realizaron el 01 de septiembre y 01 de diciembre, y finalmente en la tercera temporada (2002) estos se realizaron el 30 de mayo y el 3 de diciembre. La evaluación se realizó mediante el corte de la fitomasa circunscrita en cuadrante de 1 m2. La altura de corte fue de 5 cm. El material evaluado se secó en horno con circulación de aire forzado a 70°C por 72 h. La producción de frutos y semillas se evaluó mediante cuadrantes de 20 x 20 cm a razón de 2 submuestras por parcela y repetición. Se realizó separación manual y trilla del material correspondiente, y se determinó la producción de frutos, peso de 100 frutos, producción de semillas, número de semillas por legumbre, peso de 1000 semillas, y número de semillas por gramo. La evaluación de producción de semillas se realizó sobre plantas que no habían sido sometidas a corte de otoño o invierno. La época de cosecha de frutos para todas las especies se realizó en el mes de noviembre el primer año (2000). En la segunda temporada (2001), los frutos se cosecharon el 15 de enero (2002) para todas las especies con excepción de T. michelianum que se cosechó el 07 de noviembre (2001). En la tercera temporada (2002), T. michelianum se cosechó el 29 de noviembre, y el resto de las especies se cosecharon el 05 de diciembre del mismo año.

Se determinó el porcentaje de germinación en dos épocas, la primera se efectuó al final de la temporada de crecimiento (diciembre) y la segunda medición se realizó en el otoño siguiente (abril). En la segunda evaluación, las semillas se dejaron expuestas al ambiente en las bancadas, desde la caída de frutos en diciembre hasta el otoño siguiente (abril), dispuestas en el interior de marcos de madera de 25 x 25 cm, con una base de tela y una cubierta de malla plástica. Para determinar la germinación, se colocaron 50 semillas de cada accesión en placas Petri, cubiertas con papel filtro húmedo, en cámara de germinación a 20°C. Al cabo de 20 días se contaron las semillas germinadas, para determinar la proporción de semillas que germinaron en relación al total.

Se realizaron ANDEVA y separación de medias mediante un test de Duncan (P ≤ 0,05), para las variables de porcentaje de semilla dura, número de semillas por gramo, peso de 1000 semillas, número de semillas por fruto y peso de 100 frutos. Para la variable de dureza seminal se usó la transformación angular de Bliss, para normalizar los datos, pues se asume que no tienen distribución normal.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Condiciones climáticas durante el período experimental

Durante el periodo experimental no se registraron años secos en Cauquenes, por el contrario, en los tres años y en especial en la tercera temporada (2002), las precipitaciones fueron superiores a la media histórica, que es de 663 mm (Figura 1). En cuanto a la distribución de las lluvias, el año 2002 también fue particularmente atípico debido a la ocurrencia del fenómeno de "El Niño". En efecto, durante ese año tanto el monto total de agua caída (982 mm) como la lluvia registrada en el período fines de invierno-primavera (439 mm) fue muy superior a la media histórica (Figura 1), lo cual, como se verá más adelante, favoreció el crecimiento de los pastos. Además, se destacó el año 2000 (año de establecimiento de la pradera) por una  fuerte concentración invernal de las lluvias en el mes de junio, en el cual precipitó más del 50% de la lluvia anual. También en el mes de febrero de 2000 y en febrero y marzo de 2002, ocurrieron lluvias de verano de aproximadamente 50 mm, lo cual indujo el fenómeno de "falsa partida de la pradera" es decir, la germinación de un gran número de semillas y posteriormente ocurre una alta mortalidad de plántulas.

Figura 1. Precipitaciones mensuales durante el período experimental, en comparación con la media histórica de 40 años (del Pozo y del Canto, 1999) en Cauquenes. Figure 1. Monthly rainfall during the experimental period, in comparison with the historical average of 40 years (del Pozo y del Canto, 1999) in Cauquenes.

Desde el punto de vista térmico destacó como anormalmente frío el invierno del año 2002 (Figura 2), con temperaturas mínimas inferiores en aproximadamente 2ºC a la media histórica, registrándose en los meses de junio y julio una temperatura media mínima de 2,5 y 2,8ºC, respectivamente. También destacó el mes de julio de 2000, como anormalmente frío, con una media mínima de 2,6ºC.  

Figura 2. Temperaturas mensuales promedio (mínima y máxima) durante el período experimental, en comparación con la media histórica de 29 años (del Pozo y del Canto, 1999) en Cauquenes.  Figure 2. Average monthly temperatures (minimum  and maximum ) during the experimental period, in comparison with the historical average of 29 years (del Pozo y del Canto, 1999) in Cauquenes.

Densidad de plántulas

En el año de siembra la densidad fue inferior a 500 plántulas m-2, considerada como óptima,  lográndose como máximo una densidad de 358 plántulas m-2. Las poblaciones más altas (P ≤ 0,05) se observaron en M. polymorpha, O. compressus cv. Paros, T. subterraneum cvs. Seaton Park y Clare, B. pelecinus accesión Mor 99, T. resupinatum y T. michelianum, con poblaciones que oscilaron entre 220 y 370 plantas m-2   (Cuadro 2).

En el segundo año (2001), los cultivares y especies de menor dureza seminal (Cuadro 3) presentaron mayor (P ≤ 0,05) densidad de plántulas, tales como T. subterraneum, con sobre 3000 plántulas m-2, seguido de O. compressus cvs. Pitman y Tauro, y O. sativus accesión SP1/130662 con densidades superiores a 1000 plántulas m-2. También se obtuvo una alta regeneración en las especies que tuvieron alta producción de semillas y alto número de semilla por gramo (Cuadro 3), como T. michelianum y M. polymorpha. La resiembra de los cultivares de B. pelecinus, T. vesiculosum y de algunos cultivares de O. compressus fue muy deficiente en el segundo año, debido al alto porcentaje de semillas duras (Cuadro 3). En el tercer año, la densidad de plantas mejoró substancialmente en B. pelecinus, alcanzando niveles aproximados a las 1000 plántulas m-2. Algo similar se observó en todos los cultivares de O. compressus, aunque la densidad de plantas superó las 1000 unidades m-2 solo en los cvs. Pitman, Madeira y Ávila.

Cuadro 3. Dureza seminal y otras características de la semilla de 19 cultivares de especies de leguminosas forrajeras anuales. Table 3. Seed hardness and other seed characteristics of 19 cultivars of species of  annual forage legumes.

El "ablandamiento" de la semilla que ocurre a partir del tercer año, permitió que aumentara la población en la mayor parte de los cultivares de estas especies. Como era de esperar, en las especies de baja dureza seminal (T. subterraneum y O. sativus), la densidad de plantas fue elevada en el segundo y tercer año, siendo ésta más alta en el cv. Seaton Park de T. subterraneum (Cuadro 3). Sin embargo, una segunda evaluación realizada en agosto del tercer año (2002), permitió detectar una brusca caída en la densidad de plantas que se produjo en el período invernal. Todas las especies pertenecientes al género Trifolium fueron las que redujeron más la densidad de plantas, con porcentajes variables de mortalidad entre 20 y 85%, y M. polymorpha que presentó un 52% (Cuadro 4). Esto como consecuencia de las bajas temperaturas registradas en junio del 2002, donde hubo siete días consecutivos con temperaturas entre 0 y –4ºC, lo que produjo una alta mortalidad de plantas y daño por heladas en esas especies.

Cuadro 4. Mortalidad de plantas de varias especies de leguminosas forrajeras anuales durante el periodo invernal de la tercera temporada de crecimiento. Cauquenes, 2002. Table 4. Plant mortality of several species of annual forage legumes during the winter period of the third growing season. Cauquenes, 2002.

Hasta la fecha no se disponía de información respecto a la evolución de la densidad de plantas dentro de una misma temporada de crecimiento. Este resultado indica la necesidad de efectuar estudios más detallados sobre la tolerancia de las especies y cultivares a bajas temperaturas, u otras fallas como nodulación, que pudieran estar determinando la alta mortalidad de plantas en el período invernal.

Producción de fitomasa

Los resultados de producción de fitomasa revelan diferencias significativas (P ≤ 0,05) entre las especies y cultivares en los tres años de evaluación (Cuadro 5). En el año de establecimiento, la producción fue en general inferior a la de los otros años. Destacan entre las más productivas B. pelecinus accesión Mor 96 con 2.230 kg MS ha–1, y entre las de menor producción T. resupinatum cv. Kymbro con una producción de sólo 1.000 kg MS ha–1. En la segunda temporada, T. michelianum cv. Paradana fue la especie de mayor producción, con aproximadamente 4.000 kg MS ha–1. Los tres cultivares de T. subterraneum y M. polymorpha formaron parte del grupo de materiales más productivos, al igual que varios cultivares de O. compressus (Tauro, Pitman y Madeira) y de O. sativus. En general, la producción de los tres cultivares de B. pelecinus fue significativamente (P ≤ 0,05) menor en relación a la mayor parte de las especies evaluadas. El mismo comportamiento experimentaron T. resupinatum, T. vesiculosum y O. compressus cv. Charano (Cuadro 5).

Cuadro 5. Producción de fitomasa (kg MS ha-1año -1) de leguminosas forrajeras anuales, durante tres temporadas de evaluación, en el secano interior de la zona mediterránea sub-húmeda. Cauquenes, Chile. Table 5. Phytomass production (kg DM ha-1yr-1) of annual forage legumes, during three evaluation seasons, in the interior dryland of the sub-humid Mediterranean zone. Cauquenes, Chile.

B. pelecinus se estableció bien en el primer año, sin embargo, como consecuencia de su alta dureza seminal (Howieson et al., 1995; Loi et al., 1999; Bustos, 2002; Ovalle et al., 2003) la producción de MS y de semillas fue baja en el segundo año, conformando el grupo de especies de menor producción en ese año. No obstante, al tercer año, una vez producido el ablandamiento natural del banco de semilla, B. pelecinus fue la especie más productiva tanto en ese año, como al considerar la producción en el período total de tres años de evaluación. Un comportamiento similar había sido reportado en estudios preliminares realizados en la misma área agroecológica (Ovalle et al., 2000).Los cultivares de O. compressus son un segundo grupo de plantas de alto interés y con buenas perspectivas para ser integradas en los sistemas de producción del secano interior. El patrón de comportamiento productivo interanual de esta especie fue similar a lo observado en B. pelecinus. En los tres años de evaluación, los cvs. Madeira y Ávila de O. compressus alcanzaron los 12.000 kg MS ha-1. Niveles de producción similares se obtuvieron en B. pelecinus, los que superaron ampliamente a los cultivares de T. subterraneum (Cuadro 5).

Los cultivares de O. sativus presentaron un comportamiento adecuado al observar el conjunto de años evaluados. La producción del tercer año fue superior a los testigos (P ≤ 0,05), pero menor a los mejores cultivares de B. pelecinus y O. compressus. La ausencia de dureza seminal en esta especie, hace que sea especialmente vulnerable a las "falsas partidas" (Bolland, 1985a).

T. michelianum cv. Paradana, T. resupinatum cv. Kymbro y T. vesiculosum no presentaron una alta persistencia de la producción en el conjunto de los años en los suelos de lomaje granítico del secano interior. Presumiblemente, las dos primeras especies, de conocida adaptación a suelos de texturas pesadas sujetos a condiciones de hidromorfismo temporal (Oram, 1990; Craig y Ballard, 2000) y de madurez tardía, no encuentran las condiciones edáficas e hídricas óptimas para el crecimiento y producción en estos suelos. Respecto de T. vesiculosum, su producción estaría limitada por tratarse de una especie de madurez muy tardía para la zona (150 días a floración) (Bustos, 2002; Ovalle et al., 2003), y por las condiciones de profundidad de suelo que no permitirían la expresión de su sistema radicular profundizador.

El patrón productivo de T. subterraneum cvs. Clare, Gosse y Seaton Park fue diferente al de las especies analizadas anteriormente. Presentaron una producción sin tantas fluctuaciones interanuales, probablemente debido a su menor dureza seminal (Cuadro 3), con lo cual superaron en producción a varios cultivares de Ornithopus spp. y de B. pelecinus, especialmente en el segundo año, y además tuvieron un buen establecimiento y producción de primer año. Sin embargo, el potencial productivo sobre un período de tres años fue superado por las especies anteriormente mencionadas, especialmente en el tercer año. Una constitución más lenta del banco de semilla, provocada por la menor capacidad de producción de semilla (Cuadro 6) y la menor dureza seminal, que los expuso a altas mortalidades de plantas derivadas de las falsas partidas del año 2002, unido a una alta mortalidad de plantas en el invierno 2002, provocaron una disminución severa de la densidad poblacional y con ello de la producción de MS especialmente en la tercera temporada.

Cuadro 6. Producción de semilla (kg ha-1año -1) de leguminosas forrajeras anuales, durante tres temporadas de evaluación, en el secano interior de la zona mediterránea sub-húmeda de Chile. Table 6. Seed  production (kg ha-1yr -1) of annual forage legumes, during three evaluation seasons, in the interior dryland of the sub-humid Mediterranean zone of Chile.

El comportamiento del testigo M. polymorpha cv. Cauquenes INIA no fue bueno, especialmente en el tercer año de evaluación. Se produjo una fuerte disminución de la densidad de plantas en el invierno de 2002, entre los meses de julio y agosto. Condiciones térmicas invernales demasiado severas (Figura 2) y baja tolerancia de las cepas de Rhizobium meliloti a las condiciones de acidez del suelo (Howieson, 1996), o bien una combinación de ambos factores, podrían explicar este comportamiento. El problema de fallas en la nodulación en M. polymorpha en suelos degradados del secano interior es un fenómeno que se ha observado en muchos ensayos y en siembras comerciales de praderas, por lo que se requiere de estudios más precisos. Estas hipótesis explicativas del comportamiento de las especies y cultivares, debieran ser confirmadas a futuro con estudios más detallados y evaluaciones más precisas (Del Pozo y Aronson, 2000; Del Pozo et al., 2002) sobre la adaptación de estas especies a estos ambientes, incluyendo la prueba de otros cultivares y una mayor diversidad de condiciones de suelo y microclima.

Características de la semilla

Se encontraron significativas diferencias (P ≤ 0,05) en dureza seminal entre las especies y cultivares evaluados (Cuadro 3). Los cultivares de B. pelecinus y de O. compressus (a excepción de Pitman y Tauro) presentaron una alta dureza seminal, la que fluctuó entre 97,5 y 100% de semilla dura en el otoño siguiente a la temporada en que se produjo la semilla. Respecto de las otras especies del género Trifolium, T. vesiculosum fue la de mayor dureza, mientras que T. michelianum y T. resupinatum también tuvieron porcentajes altos (Cuadro 3). El testigo M. polymorpha cv. Cauquenes-INIA, también fue de alta dureza, pero ligeramente inferior (P ≤ 0,05) a las especies anteriores. El cv. Cádiz de O. sativus tuvo muy baja dureza, con sólo un 4%, mientras que la accesión S1/130662, tuvo un 68%, similar estadísticamente (P ≤ 0,05) a T. subterraneum (Cuadro 3).

Respecto al peso de la semilla y número de unidades por gramo, la de mayor peso individual y menor número de semilla por unidad de peso fue T. subterraneum (Cuadro 3). Por el contrario, las de menor peso y mayor número fueron en orden decreciente: T. resupinatum, T. michelianum, B. pelecinus y T. vesiculosum. Los cultivares de Ornithopus spp fueron de tamaño y peso intermedios en relación a los grupos antes señalados (Cuadro 4). Las especies de menor tamaño y peso podrían presentar importantes ventajas desde el punto de vista de la persistencia de la pradera, debido al menor costo del insumo semilla, en comparación con semillas de mayor tamaño. Malo y Suarez (1995) determinaron que las semillas de tamaño pequeño se destruyen menos en el proceso de rumia de los ovinos. Los mismos autores señalaron que de acuerdo al análisis del excremento de ovejas, un 45% de la semilla ingerida de B. pelecinus volvía al suelo luego que los animales las habían consumido.

Producción de semilla

De manera análoga a lo que sucedió con la producción de forraje, las especies presentaron patrones de producción diferentes en cuanto a producción de semilla a lo largo de los años, debido no solamente a un potencial de rendimiento diferente sino debido a diferencias en dureza seminal. B. pelecinus produjo más semillas (P ≤ 0,05) que T. subterraneum y M. polymorpha en el primer y tercer año, pero no así en el segundo año, en que fue la especie menos productiva (Cuadro 6), debido a la alta dureza seminal. No obstante, si se observa el conjunto de los tres años (Cuadro 6), B. pelecinus tuvo el rendimiento de semillas más alto, similar a lo observado en Australia (Howieson et al., 1995, Howieson et al., 1999; Loi et al., 2000) y otros estudios en Chile (Ovalle et al., 2000; Bustos, 2002; Ovalle et al., 2004). La mayor parte de los cultivares de O. compressus tuvieron una producción de semilla menor (P ≤ 0,05) que las de B. pelecinus, pero un patrón de producción similar, es decir, baja producción en el segundo año, y una producción mayor en el tercer año. A pesar de la menor dureza seminal, O. sativus presentó un patrón de producción similar a O. compressus, destacando la alta producción del tercer año, especialmente del cv. Cádiz con una producción de aproximadamente 1000 kg ha -1. Si se considera que el peso de la semilla de B. pelecinus es inferior a la de Ornithopus, el número de semillas por m-2 en B. pelecinus fue muy superior a la de Ornithopus.

La producción de semillas de T. resupinatum, T. vesiculosum y T. michelianum en el tercer año fue inferior a la de T. subterraneum (Cuadro 5), debido a la baja densidad de plantas (Cuadro 2) y escaso crecimiento. La producción de semillas de T. subterraneum presentó menores fluctuaciones interanuales, probablemente debido a la menor dureza seminal (Cuadro 3), no obstante en el tercer año se observó una producción significativamente más baja (P ≤ 0,05) respecto a Ornithopus spp. y B. pelecinus. La producción de semilla de M. polymorpha cv. Cauquenes INIA fue nula en el tercer año, debido a la baja densidad de plantas y crecimiento.

Según Puckrigde y French (1983), en leguminosas anuales, una adecuada cantidad de semilla en el suelo con alta dureza seminal (90%) equivale a 700 kg de semillas ha-1, lo que permitiría establecer de 1000 a 2000 plantas m-2, dado que sólo un 10% del total de semilla germina anualmente, y sólo un 50% de éstas se establece. Estos antecedentes estarían indicando que las producciones obtenidas en el presente estudio permitirían perpetuar las praderas sólo luego del segundo año y en algunos casos en el tercer año. Las producciones de Ornithopus en este estudio fueron superiores a las obtenidas por Freebairn (1993) especialmente en el tercer año, quién reportó 300 kg ha-1 en condiciones de secano y manejo adecuado. En general, las especies y cultivares de alta producción y bajo peso seminal aportaron un mayor número de semillas, lo que podría traducirse en una mayor persistencia en la pradera.

CONCLUSIONES

B. pelecinus es la especie que presentó el mejor potencial productivo de fitomasa y semillas. Esta nueva especie posee semilla de tamaño pequeño, alta dureza seminal y una alta persistencia. De la misma manera, se determinó que O. compressus, presentó buen comportamiento y alto potencial de producción en este ambiente. En particular, se destacaron los cvs. Madeira, Ávila, Santorini y Paros, los cuales presentaron altos rendimientos de fitomasa y semilla en el conjunto de las tres temporadas de evaluación.

T. michelianum cv. Paradana, T. resupinatum cv. Kymbro, y T. vesiculosum no presentaron una alta persistencia de la producción en el conjunto de los años, en los suelos de lomaje granítico del secano interior, debido a que el ciclo de crecimiento de estas especies es muy largo para este ambiente.

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Carlos Ovalle M.1, Alejandro del Pozo L.2, Julia Avendaño R.3, Fernando Fernández E.3 y Susana Arredondo S.11Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigación Quilamapu, Casilla 426, Chillán, Chile. 2 Universidad de Concepción, Facultad de Agronomía, Casilla 537, Chillán, Chile. 3 Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Experimental Cauquenes, Casilla 165, Cauquenes, Chile.