Vol. 8 Num. 17 Suplemento CICA Multidisciplinario Enero-junio 2024

RELACIÓN DEL APORTE DE NITRÓGENO EN LA CALIDAD DE GRANO DE MAÍZ DURO EN LA PROVINCIA DE BOLÍVAR

RELATIONSHIP OF NITROGEN CONTRIBUTION TO THE QUALITY OF HARD CORN GRAIN IN THE PROVINCE OF BOLÍVAR

RELAÇÃO DA CONTRIBUIÇÃO DO NITROGÊNIO COM A QUALIDADE DO GRÃO DE MILHO DURO NA PROVÍNCIA DE BOLÍVAR

AUTORES

Katheryne Natividad Santamaría Poveda¹ E-mail kattysantamaria17@gmail.com

Universidad Estatal de Bolívar – Ecuador

Eduardo Francisco Rodríguez Maldonado² E-mail eduguez83@gmail.com

Universidad Estatal de Bolívar – Ecuador

David Rodrigo Silva García³ E-mail dsilva@ueb.edu.ec

Universidad Estatal de Bolívar – Ecuador

Andrea Elizabeth Román Ramos⁴ Autor de correspondencia aroman@ueb.edu.ec

Universidad Estatal de Bolívar – Ecuador

Recibido: 8 enero 2024 Aceptado: 9 de mayo 202 Publicado: 25 de junio 2024

RESUMEN

El cultivo de maíz es el principal rubro en la provincia de Bolívar. En esta provincia se cultiva mayoritariamente el maíz suave choclo. Sin embargo, es posible cultivar maíz duro con la finalidad utilizarlo como grano comestible e incluso como forraje. Para alcanzar rendimientos adecuados en el cultivo, la aplicación de nitrógeno de forma eficiente es fundamental en las áreas de producción. Es por este motivo que el objetivo de esta investigación fue determinar la relación de aporte de nitrógeno en la variedad de maíz duro INIAP 176 sobre la calidad de grano y el rendimiento de maíz duro. Se aporto nitrógeno de parte de 5 fuentes nitrogenadas en función de la dosis aplicada en el cultivo. Para el análisis se utilizó regresión lineal y componentes principales. Los principales resultados obtenidos fueron que a partir de 50 kg ha^-1 del elemento nitrógeno influencia el incremento de variables de calidad de grano, así como rendimiento, optimizando la producción del cultivo de maíz.

PALABRAS CLAVE: rendimiento, tamaño grano, fuentes, fertilización.

ABSTRACT

Corn is the main crop in the province of Bolívar. In this province, sweet corn is predominantly grown. However, it is possible to cultivate hard corn with the purpose of using it as edible grain and even as fodder. To achieve adequate yields, the efficient application of nitrogen is fundamental in production areas. For this reason, the objective of this research was to determine the relationship of nitrogen input in the variety of hard corn INIAP 176 on grain quality and hard corn yield. Nitrogen was supplied from 5 nitrogen sources based on the dose applied to the crop. Linear regression and principal components were used for the analysis. The main results obtained were that starting from 50 kg ha^-1 of nitrogen, it influences the increase in grain quality variables, as well as yield, optimizing corn production.

KEYWORDS: yield, grain size, sources, fertilization.

RESUMO

O cultivo do milho é o principal setor da província de Bolívar. Nesta província, cultiva-se principalmente milho mole. Porém, é possível cultivar milho duro com a finalidade de utilizá-lo como grão comestível e até como forragem. Para alcançar rendimentos adequados das culturas, a aplicação eficiente de nitrogênio é essencial nas áreas de produção. É por esta razão que o objetivo desta pesquisa foi determinar a relação do fornecimento de nitrogênio na variedade de milho duro INIAP 176 na qualidade do grão e no rendimento do milho duro. O nitrogênio foi fornecido a partir de 5 fontes de nitrogênio dependendo da dose aplicada à cultura. Regressão linear e componentes principais foram utilizados para a análise. Os principais resultados obtidos foram que a partir de 50 kg ha-1 do elemento nitrogênio influencia no aumento das variáveis ​​de qualidade dos grãos, bem como na produtividade, otimizando a produção da cultura do milho.

PALAVRAS-CHAVE: produtividade, granulometria, fontes, adubação.

INTRODUCCIÓN

El cultivo del maíz (Zea mays L.) es el de mayor área sembrada y cosechada, así como el más producido y consumo a nivel mundial. El maíz puede ser utilizado como materia prima, el cual puede ser transformado, siendo sus derivados negociados en diferentes países alrededor del mundo (MAIZAR, 2011).

Los principales países productores de maíz en 2021 fueron Estados Unidos de América, China, Brasil, Argentina y Ucrania (FOSTAT, 2023b). En este mismo año las hectáreas dedicadas al cultivo fueron de 250 millones con una producción de 1492 millones de toneladas a nivel mundial (FOSTAT, 2023a). La producción en el Ecuador en el 2021 fue de 1.6 millones de toneladas (FOSTAT, 2023a). En el Ecuador las principales zonas de producción son: Bolívar, Cotopaxi, Chimborazo y Pichincha, donde la provincia de Bolívar es el mayor productor de maíz con 64.91 toneladas con un rendimiento 2.67 toneladas por hectárea (MAG, 2022). En Bolívar durante el año 2022 la producción en seco fue de 16.70 toneladas, mientras que la producción en fresco 18.53 toneladas (SIPA, 2023).

El maíz forma parte de los sistemas de producción locales especialmente para el uso en seco en la alimentación humana, asi como la de los animales. Sin embargo, actualmente se estima que el 98% corresponde a fenotipos de Maíz Criollo Suaves son para el consumo en choclo y seco para varios subproductos de la Cadena de Valor del Maíz Suave (CVMS) (Caviedes et al., 2020). Lo que indicaría que algunos genotipos de maíz duro no son cultivados extensivamente en la sierra centro del Ecuador.

El nitrógeno (N) es el elemento con más exigencia entre los cereales (Ali, 2020). A este respecto, se a señalado que el nitrógeno (N) es el nutriente más limitante para el rendimiento del maíz, debido a su papel en la fotosíntesis y otros procesos biológicos como absorción del agua y minerales, y su almacenamiento (Muñoz et al., 2022). En el maíz se estima que su requerimiento es de 80-120 kg ha^-1 de N (INIAP, 2014). Este cultivo es exigente durante las primeras etapas de desarrollo, especialmente en la etapa de seis hojas completamente desarrolladas (V6) hasta el inicio de floración (Ciampitti et al., 2010). La planta absorbe el nitrógeno en forma de iones amonio (NH₄ ⁺) o nitrato (NO₃^-) y como aminoácidos solubles (Sun et al., 2020). Sin embargo, este elemento es altamente volátil y fácilmente lixiviado, por lo que, se estima que de los 94 millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados que aproximadamente se aplican cada año en los cereales, menos del 40% es aprovechado por ellos, haciendo que el restante sea disipado al medio ambiente, generando graves problemas ambientales como la contaminación del agua y las emisiones de gases de efecto invernadero (Plett et al., 2018).

Además, la mayoría de los agricultores maiceros desconocen cual es la aplicación correcta de fertilizantes en este cultivo, la cual conlleva a pérdidas en su producción, debido a la incorrecta nutrición de la planta que ocasiona un proceso deficiente y mayor susceptibilidad al ataque de enfermedades e insectos plaga perjudicando los rendimientos finales (Huber & Thompson, 2007; Mur et al., 2017). De esta forma es importe que los agricultores mejoren la eficiencia del uso del N (NUE) en los cereales, lo cual resulta en un gran desafío, debido a los grandes requerimientos de fertilizantes de N para lograr altos rendimientos, reducen el NUE a menos del 50% (Zhu, 2000). En la provincia de Bolívar se ha reportado que el cultivo es susceptible a enfermedades en la etapa de desarrollo lo que reduce su productividad (Román et al., 2018) y por ende en la calidad del grano. Es por este motivo que es importante que el manejo de la fertilización sea adecuado para reducir pérdidas en este cultivo especialmente en esta provincia.

La mejora en las prácticas de aplicación de fertilizantes conducirá a un aumento en la productividad del cultivo de maíz y en la calidad del grano en la provincia de Bolívar. Se plantea que, al mejorar el conocimiento y la implementación de técnicas adecuadas de aplicación de fertilizantes por parte de los agricultores, se reducirán las pérdidas causadas por una nutrición vegetal inadecuada, lo que resultará en un crecimiento más robusto de las plantas, una disminución en la susceptibilidad a enfermedades y ataques de plagas, y en última instancia, rendimientos más altos. Esta hipótesis se basa en las observaciones de que muchos agricultores de maíz en la región actualmente desconocen los métodos adecuados de aplicación de fertilizantes, lo que conlleva a una disminución en la productividad y calidad de sus cultivos. Al abordar esta brecha de conocimiento e implementar prácticas de fertilización mejoradas, se espera que la eficiencia del uso de nitrógeno en los cultivos de cereales, como el maíz, aumente, mitigando los impactos negativos de la deficiencia de nutrientes y mejorando el rendimiento general del cultivo.

Por lo tanto el objetivo de esta investigación fue determinar la relación de aporte de nitrógeno sobre la calidad de grano y el rendimiento de maíz duro en la provincia de Bolívar con el fin de desarrollar estrategias y recomendaciones específicas para optimizar la eficiencia del uso de nitrógeno en los cultivos de maíz, para mejorar la calidad del grano y aumentar la productividad general de los agricultores maiceros en la provincia y reducir las pérdidas asociadas con la incorrecta nutrición de las plantas.

MATERIALES Y METODOS

MATERIAL VEGETAL Y LOCALIZACIÓN DEL ENSAYO

El material vegetal utilizado en esta investigación fue semilla de maíz duro INIAP 176 y fuentes de nitrógeno que aportaron nitrógeno se utilizaron Nitrato de Amonio, Nitrato de Calcio, Urea, Sulfato de Amonio, Amidas conforme a las dosis utilizadas por los productores de la provincia de Bolívar (Tabla 1). Esta investigación fue realizada en el año 2021 en el sector Laguacoto III, parroquia Veintimilla, cantón Guaranda, provincia Bolívar, a una altitud de 2622 msnm.

Tabla 1. Variedad de maíz duro INIAP 176 y fuentes de nitrógeno

¹ En función de la dosis utilizada por los agricultores en la provincia de Bolívar

² Nitrógeno aportado de acuerdo a la dosis utilizada

DISEÑO Y MANEJO DEL EXPERIMENTO

El diseño del experimento fue un diseño de bloques completos al azar común (DBCA), cuatro repeticiones con seis tratamientos.

La preparación del suelo se realizó un mes antes de la siembra con ayuda de un tractor agrícola en un lugar que antecedió maíz. La distancia de siembra utilizada fue de 0.90 m × 0.50 m en la que se colocó tres semillas por sitio. La cantidad de semilla usada fue basada en 30 kg ha^-1. La semilla antes de la siembra fue desinfectada con CARBOVAX (Carboxin y Thiram; ECUAQUIMICA) en una dosis de 1.2 L ha^-1. La siembra del experimento se realizó el 20 de noviembre del 2019 de forma manual. El control de malezas se realizó en forma manual y químico, para esto ATRAPAC 900 (Atrazina; AGRIPAC) en una dosis de 2 kg ha^-1 a los 40 días. Complementariamente se realizó un control de malezas de hoja ancha con 2,4 D Amina (Ácido 2,4 -Diclorofenoxiacético, AGRIPAC) y Paraquat (Paraquat; AGRIPAC) en dosis de 6 cc L^-1. Para manejo de plagas se utilizó el insecticida Cipermitrina (Cipermitrina; AGRIPAC) durante la formación de tres (V3) y cuatro hojas etapa (V4) en dosis de 1.5 cc L^-1. En la formación de siete hojas etapa (V7) se aplicó el insecticida Profenofos 50% EC (Profenofos; AGRIPAC) en dosis de 1.5 cc L^-1 y cuando el cultivo estuvo con un 30% de floración femenina en la etapa (R1), se aplicó a los estigmas el insecticida Acefato (Acephato; AGRIPAC) en dosis de 2 g L^-1. La fertilización química se realizó en la formación de nueve hojas etapa (V9) y floración (R1), los fertilizantes se aplicaron en cobertera y luego se taparon con una capa de suelo en capacidad de campo. Las dosis utilizadas de acuerdo con cada tratamiento fueron: T1: Nitrato de Amonio 156.44 kg ha^-1; T2: Nitrato de Calcio 156.44 kg ha^-1, T3: Urea 122.22 kg ha^-1, T4: Sulfato de amonio 163.77 kg ha^-1, T5: Amidas 136.88 kg ha^-1 y el T6: Testigo absoluto (sin fuente de nitrógeno). El riego se aplicó en total de tres riegos por aspersión de acuerdo a las condiciones climáticas que se presentaron.

La cosecha y deshoje se realizó en la madurez fisiológica etapa (R6) de cada unidad experimental.

DETERMINACIÓN DE VARIABLES DE CALIDAD DE LA MAZORCA

En el caso del porcentaje de plantas con mazorca (PPCM) fue registrado al momento de la cosecha en la etapa (R6) contabilizando el número de plantas con mazorca del total de plantas por parcela. Para porcentaje de plantas sin mazorca (PPSM) se contó el número de plantas sin mazorca del total de plantas por parcela en la etapa (R6). En el caso de la variable porcentaje de plantas con dos mazorcas (PPDM) en la etapa (R6), se contó el número de plantas con dos mazorcas del total de plantas por parcela; todos estos datos se expresaron en porcentaje. Además, fue evaluado la longitud de mazorca (LM) se tomaron 10 mazorcas al azar de casa tratamiento, se midió con un flexómetro desde la base de la mazorca hasta el ápice de esta. De la misma manera se evaluó el diámetro de mazorca (DM) se tomaron 10 mazorcas al azar de cada tratamiento se midió en la parte central de la mazorca con la ayuda de un calibrador de Vernier (Stanley^® 78-201); estos datos fueron registrados en cm.

DETERMINACIÓN DE VARIABLES DE CALIDAD DE GRANO Y RENDIMIENTO

Una vez limpio que el grano de maíz y con humedad al 13% en la clasificadora de zarandas de maíz (OMEGA^®), se clasificó una muestra de 5 kg por cada tratamiento. Para el porcentaje de grano de primera (PGP) se consideró el tamaño del grano en el calibre mayor al 12 mm. De la misma manera se registró el porcentaje de grano de segunda (PGS) se consideró el tamaño del grano en el calibre entre 10 y 12 mm. Para el porcentaje de grano de tercera (PGT) se consideró el tamaño del grano en el calibre entre 8 y 10 mm Todos los resultados se expresaron en porcentaje. Además, se evaluó el rendimiento (RH), para esto el grano total por unidad experimental fue pesado en una balanza (ADAMS^©; 2000g) y luego estos valores fueron ajustados al 13% de humedad y expresados en kg ha^-1.

ANÁLISIS DE DATOS

Se utilizó un análisis de regresión para determinar las relaciones entre el aporte de nitrógeno con variables de calidad de la mazorca, calidad de grano y rendimiento. Para cada modelo se determinó examinando el coeficiente de determinación (R²) y el error cuadrático medio (RMSE). Posteriormente, se realizó un análisis de componentes principales (ACP) como criterio de clasificación aporte de nitrógeno, extrayendo las correlaciones y definiendo el número de componentes. Todos los análisis fueron realizados en el programa estadístico Infostat versión 2020 y para la elaboración grafica se utilizó el programa estadístico Microsoft Excel^© versión 2016.

RESULTADOS

Los datos fueron sometidos a análisis de regresión y análisis de regresión no lineal; entre diferentes modelos matemáticos, el modelo no lineal se ajustó mejor a los datos para describir la relación entre el aporte de nitrógeno con variables de calidad de la mazorca, calidad de grano y rendimiento. En este estudio se observó que el aporte de nitrógeno con variables de calidad de la mazorca. En este sentido se observó una fuerte relación con la variable LM (R²=0.70) (Figura 1D).

F igura 1. Relación cuadrática del aporte de nitrógeno con el porcentaje de plantas con mazorca (PPCM) (A), porcentaje de plantas sin mazorca (PPSM) (B), porcentaje de plantas con dos mazorcas (PPDM) (C), longitud de mazorca (LM) (D), diámetro de mazorca (DM) (E).

Fuente: Los autores.

Figura 2. Relación cuadrática del aporte de nitrógeno con el porcentaje de grano de primera (PGP), porcentaje de grano de segunda (PGS), porcentaje de grano de tercera (PGT), rendimiento (RH).

Fuente: Los autores.

En el caso de las variables de calidad de grano y rendimiento se observó que el aporte de nitrógeno tiene una fuerte relación con el grano de segunda (R²=0.81), tercera (R²=0.82) y el rendimiento (R²=0.74) (Figura 2 B, C, D y 4). Lo que indicaría que si hay un menor aporte de nitrógeno afecta directamente en la calidad de grano, pero que al incrementarse el aporte de nitrógeno aumenta el rendimiento y mejora la calidad de este.

F igura 3. Análisis de componente principales (ACP) de las variables porcentaje de plantas con mazorca (PPCM), porcentaje de plantas sin mazorca (PPSM), porcentaje de plantas con dos mazorcas (PPDM), longitud de mazorca (LM), diámetro de mazorca (DM), porcentaje de grano de primera (PGP), porcentaje de grano de segunda (PGS), porcentaje de grano de tercera (PGT) y rendimiento (RH).

Fuente: Los autores.

El análisis de componentes principales (ACP) muestra que las variables RH, PGP, PPCM, LM, PGS, AP, PPDM y DM explican el 79.2 % de la varianza (Figura 3). Y las variables PGT y PPSM explican el 8.4 %. Este resultado muestra que las variables de calidad de grano y rendimiento están fuertemente influenciadas por el contenido de nitrógeno. Este resultado indicaría que el efecto de nitrógeno es mayoritariamente observado con aportaciones de nitrógeno mayores a 50 kg ha^-1.

F igura 4. Grano de primera (A), grano de segunda (B), grano de tercera (C) cosechados de acuerdo al aporte de nitrógeno del 56.22 kg ha^-1. Escala de medida 1cm.

Fuente: Los autores.

DISCUSIÓN

En este estudio se encontraron relaciones del aporte de nitrógeno con variables de calidad de la mazorca, calidad de grano y rendimiento. El aporte de N tiene efecto sobre la fisiología de las plantas influyendo en el desarrollo del área foliar, el mantenimiento del área foliar, la capacidad fotosintética y, en consecuencia, el rendimiento y la calidad del grano (Evans & Clarke, 2019). El N está relacionado con LM, además, está variable está directamente relacionada con el genotipo. Moreno (1984) determino que LM se encuentra en un rango de 20 a 25 cm, lo que fue casi similar a los resultados obtenidos en esta investigación. Por otra parte, en esta investigación no existió influencia sobre del N sobre el número de mazorcas por plantas lo que sugiere que esta característica esta más relacionada con las condiciones ambientales y las mismas características de la variedad como fue reportado por Assefa et al. (2017). En este estudio, los resultados más evidentes estuvieron relacionados con la calidad de grano ya que el aporte de nitrógeno estaría influenciando el llenado de grano. Cuando la cantidad de nitrógeno aportado es menor disminuye la calidad de grano. En nuestra investigación se observó que a menor aporte de N menor tamaño de grano (< 12 mm) lo que también repercute en el rendimiento del cultivo. Este parámetro también puede estar asociado a factores como la temperatura, calor, cantidad y distribución de la precipitación lo que hace que la absorción de este elemento varie dependiendo de las fuentes aportantes de N (Ma & Biswas, 2015). Si hay un estrés abiótico como de sequía y falta de N durante la fase reproductiva, muchos componentes del rendimiento son afectados, por ejemplo, el tamaño del grano (Salika & Riffat, 2021).

Los rendimientos promedios reportados en este experimento fueron casi el doble a los reportados por Moreno (1984) basado en el promedio de seis provincias de la sierra (4240 kg ha^-1). Esto demuestra que la absorción de este elemento depende de las características físicas, químicas y biológicas del suelo (Hatfield et al., 2008). Además, del tiempo de aplicación, la forma de aplicación y la forma de labranza de los suelos (Osborne et al., 2002). Todos estos factores están relacionados con rendimiento de grano, siendo determinantes las dosis establecidas, la fuente de N y las frecuencias de aplicación durante el ciclo de cultivo (Biswas & Ma, 2016). Bajas cantidades de N disminuyen productividad (Ma & Biswas, 2015). Sin embargo, altas cantidades promueven principalmente el desarrollo vegetativo y retrasan la madurez y además exponen a una mayor incidencia de enfermedades foliares por el retraso de la senescencia (Huber & Thompson, 2007; Simón et al., 2020).

CONCLUSIONES

La aplicación y manejo adecuado del aporte de N en el cultivo de maíz duro demuestra que este cultivo sería una opción tecnológica para mejorar la eficiencia de los sistemas de producción local y con doble propósito para producción de grano y posiblemente forraje.

Solo a partir de un aporte de 50 kg ha^-1 del elemento nitrógeno se puede observar un efecto sobre las variables de calidad de grano y rendimiento, por lo que se debe estimar individualmente el aporte que cada fuente nitrogenada brinda al momento de recomendar la cantidad de producto comercial que debe aplicar el agricultor en sus campos de cultivo.

CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES: “Conceptualización, D.S.; metodología, E.R. validación, D.S., A.R. y E.R.; análisis formal, E.R y A.R.; investigación, K.S.; recursos, K.S. y D.S.; curación de datos, E.R..; redacción — preparación del borrador original, A.R.; redacción — revisión y edición, A.R., E.R. y K.S.; visualización, E.R.; supervisión, D.S.; adquisición de financiación, D.S. Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

DECLARACIÓN DE CONSENTIMIENTO INFORMADO: "No aplica"

AGRADECIMIENTOS:

Los investigadores de este estudio agradecen al programa de Semillas de la UEB, así como el Laboratorio de Fitopatología para el desarrollo de este.

CONFLICTOS DE INTERESES: "Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses".

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