Rosa M. Álvarez*, Mónica Pérez**, Edicta Reyes*, Orlando J. Moreno*, Nelly Delgado*, Gelis T. Torrealba***, Marco A. Acevedo***, William A. Castrillo***, María I. Navas****, Marbelys Salazar****, Orlando J. Torres****, Edgar A. Torres*****, Pedro J. García* y Alberto Pérez*

* Investigadores. INIA. Centro de Investigaciones Agropecuarias del Estado Portuguesa, Araure, Apdo. 102;

** Tesista UNELLEZ, Mesa de Cavacas, Guanare.

*** CIAE-Guárico, Calabozo, Apdo. 14;

**** CIAE-Barinas, Barinas, Apdo. 170, respectivamante.

***** Investigador Fondo Latinoamericano y del Caribe de Arroz con Riego. FLAR. Centro Internacional de Agricultura Tropical Palmira, Cali, Colombia.

RESUMEN

El arroz, Oryza sativa L., es uno de los cereales de mayor producción a nivel mundial. Sin embargo, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) estima que para el año 2025 se requerirán aproximadamente 190 millones de toneladas adicionales de arroz a las ya producida mundialmente. Por esta razón, los centros de investigación en arroz están trabajando en otras alternativas que permitan asegurar la producción del cereal; siendo una de estas, la producción de híbridos de arroz. El objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento agronómico de un conjunto de híbridos de arroz provenientes de Asia y compararlos con variedades locales e introducidas. Las evaluaciones se condujeron en el ciclo de lluvias de 2001, en el estado Portuguesa, Venezuela, utilizando un diseño experimental de bloques aumentados de Federer. Se evaluaron 27 híbridos y 29 variedades élites, y como testigos 3 híbridos y 4 variedades comerciales de Asia y 1 variedad local (FONAIAP 1). Los resultados indican que los híbridos superaron en 17% a las variedades en rendimiento de granos, lo cual fue dado por una mayor longitud de panículas, número de granos por panícula y fertilidad de la panícula. No obstante, presentaron problemas agronómicos relacionados con volcamiento (acame) y calidad de grano.

Palabras Clave: Oryza sativa L.; híbridos; bloque aumentados de Federer.

SUMMARY

Rice, Oryza sativa L., is one of the most important cultivated cereals in the planet. However the FAO estimates that for the year 2025 it will be required approximately 190 million tons of rice in addition to the actual world production. For this reason, the Research Centers of Rice have oriented their researches towards new alternatives to assure the production of this cereal. One of those alternatives is the production of hybrids. The objective of this study was to evaluate the agronomic performance of hybrids coming from Asia and to compare them with foreign and local varieties. The evaluation was carried out during the rainy season of the year 2001, in Portuguesa state, Venezuela, using an experimental design of increased blocks of Federer. We evaluated 27 elite hybrids, 29 elite’s varieties, and as check, 3 commercial hybrids, 4 commercial varieties from Asia, and 1 local commercial variety (FONAIAP 1). The results indicated that the hybrids were 17% superior than the varieties with regard to grain yield. This was caused by higher panicles length, more number of grains for panicle and higher fertility. Nevertheless, they presented low potential to commercial production due to the problems with lodging incidence and high percentage of chalkiness and white belly in the grains.

Key Words: Oryza sativa L.; hybrid; increased block of Federer.

RECIBIDO: octubre 10, 2006 ACEPTADO: mayo 15, 2007

INTRODUCCIÓN

El cultivo del arroz, Oryza sativa L., comenzó hace casi 10 000 años, en muchas regiones húmedas de Asia tropical y subtropical. Su origen se sitúa en el Sur de China, esta planta acuática ya era cultivada en el quinto milenio antes de Cristo a Orillas del Río Azul; de allí se extendería por toda Asia y África y luego llegaría a la cuenca del Mediterráneo, de donde cruzaría el Atlántico para llegar a América y establecerse tanto en el norte como en el Sur; en la actualidad se conocen 24 especies dentro del género "Oryza" (Acevedo et al., 2006).

Este cultivo es el alimento básico para más de la mitad de la población mundial. A pesar de que en la India el arroz silvestre, "wild rice", contiene mayor cantidad de fibra y potasio, gran parte de los arroces comerciales tienen propiedades nutritivas parecidas, variando sólo en su sabor y textura (Polo, 2006).

A nivel mundial, el arroz ocupa el segundo lugar después del trigo si se considera la superficie cosechada, pero si se considera su importancia como cultivo alimenticio, el arroz proporciona más calorías (80%) por hectárea que cualquier otro cultivo de cereales. Además de su importancia como alimento, el arroz proporciona empleo al mayor sector de la población rural de la mayor parte de Asia meridional y oriental, aunque también es ampliamente cultivado en África, América, y en algunos puntos de Europa meridional, sobre todo en las regiones mediterráneas (AIA, 2004).

Este cultivo se siembra en 110 países, pero los principales exportadores no son los principales productores, puesto que éste se consume casi en su totalidad en donde se produce, con la excepción de Estados Unidos. Esto significa que sólo el 5 ó 6% de la producción llega al mercado mundial. El 90% de los arrozales se encuentran en Asia, continente que responde por el 86% de la cosecha mundial. África, América y 5 países de la Unión Europea (Italia, España, Portugal, Francia y Grecia) se reparten el resto de la producción (Acevedo et al., 2006).

Según un documento presentado en la XIX Reunión de la Comisión Internacional del Arroz (integrada por 61 países miembros) sobre la producción de Asia y el Pacífico, en el año 2001, para enfrentar la demanda futura, la producción actual de arroz debe tener un incremento de 18% anual. Sin embargo, se conoce que la tasa de crecimiento de la producción de arroz correspondiente al decenio 1975 - 1985 fue de 3,2%, disminuyendo a 1,7% en el decenio 1985 - 1995, y continúa reduciéndose (FAO, 2001). Se anticipa que de los próximos 10 a 20 años, conforme siga aumentando la población y disminuyendo la tasa de crecimiento de la producción de arroz, muchos países asiáticos dejarán de ser autosuficientes y se convertirán en importadores netos (AIA, 2004).

En la XIX Reunión de la Comisión Internacional del Arroz, los principales países productores mundiales plantearon incrementar el cultivo del arroz híbrido, como estrategia para aumentar la producción mundial del cereal, manteniendo las áreas sembradas debido al mayor potencial de rendimiento de los mismos, dado por un mayor número de granos por panícula, producción de materia seca, índice de cosecha y peso de 1000 granos, que se obtiene como consecuencia de la heterosis (Virmani, 1999; Fujimaki y Matsuba, 1997).

Los resultados de muchos años de investigación en China han demostrado que cerca del 95% de los híbridos rinden de 30 a 50% más que el mejor progenitor, fenómeno conocido en genética como heterobeltiosis y entre 20 ó 30% son más productivos que las mejores variedades utilizadas en la zona, conocido en genética como heterosis estándar, los mayores rendimientos se obtienen con híbridos más tardíos que en precoces, en la subespecie indica que en la subespecie japónica y en cruces de progenitores no relacionados. Sin embargo, a pesar de estos avances en pro de una mayor producción, la heterosis también causa un incremento de otros caracteres como la altura de planta en los materiales híbridos, generando un comportamiento indeseable, ya que contribuye a una mayor susceptibilidad al acame; para contrarrestar este efecto, todos los híbridos comerciales utilizan el gen de enanismo sd1 común en muchos materiales semienanos (Fujimaki y Matsuba, 1997).

El híbrido del arroz fue desarrollado en la China en 1976, por el investigador Luang Long Ping, conocido como el padre del arroz híbrido, el ha desarrollado materiales con potencial de producción de 17 toneladas por hectárea. En china en el período 1976 a 2000 la superficie total dedicada al cultivo del arroz híbrido ascendió a 271 millones de hectáreas, con un aumento total de 103 producción de grano de 400 millones de toneladas. En Vietnam, se cultivan más de 480 000 hectáreas de arroz híbrido, y en India se plantaron 200 000 hectáreas en el 2001. El gobierno de Filipinas ha sido uno de los que más interés ha mostrado en la tecnología del arroz híbrido, con la esperanza de que les ayude a conseguir el ansiado objetivo de la autosuficiencia en arroz en su país (Cantrell, 2006).

En países de América Latina países como Brasil y Colombia, así como también Estados Unidos, han obtenido buenos resultados experimentales en rendimientos en granos con la utilización de híbridos, sin embargo, se ha dificultado la utilización de estos a escala comercial, principalmente por la susceptibilidad al acame, que han presentado la mayoría de los materiales probados, así como, al precio de la semilla por kg y la dificultad de la producción comercial de semilla.

En el año 2000, la compañía privada Rice Tec lanzó el primer híbrido comercial para cultivo en las áreas arroceras de Estados Unidos, el material fue nominado "XL 6". En ese año el rendimiento en granos promedio de dicho material fue 2 000 kg h-1 más que las variedades comerciales en 19 ensayos en fincas de agricultores. En 2 años de siembra, superó a la variedad "Drew" en 96% de las pruebas en 2 098 kg h-1, y a la variedad "Wells" en el 100% en 1 561 kg h-1.

El ciclo del híbrido "XL 6" es intermedio similar a la variedad "Cocodrie" con un promedio de 109 días para la cosecha, éste es susceptible al acame, especialmente con altas dosis de nitrógeno y poco potasio y altas láminas de agua. La calidad molinera es inferior a las variedades comerciales con un promedio de 44%- 46% de grano entero (Rice Tec, 2001).

Algunas empresas como el Instituto Riograndese del Arroz (IRGA), en el estado de Río Grande do Sul en Brasil, han evaluado dichos materiales, obteniendo una mayor producción de granos superior a las variedades locales, sin embargo, presentan problemas de acame (Ric Tec, 2001).

Por su parte, Cuevas- Pérez et al. (1992) para América Latina y Acevedo et al. (2007) en Venezuela, han demostrados en sus estudios sobre la base genética del germoplasma de arroz que la diversidad de las variedades comerciales es muy estrecha, en vista de ello en el Centro Internacional Agricultura Tropical (CIAT-Colombia), se han desarrollado cruzamientos entre líneas de origen CIAT ampliamente adaptadas a la región, las cuales muestran considerable heterosis para macollamiento, crecimiento vegetativo y potencial de rendimiento en granos, lo cual indica la posibilidad de producir híbridos sin necesidad de recurrir a materiales exóticos poco adaptados; es por ello que la Federación Nacional de Arroceros de Colombia (FEDEARROZ) propone que es posible a través del mejoramiento genético, convertir en líneas mantenedoras, variedades comerciales tropicales de amplia adaptabilidad, con resistencia a enfermedades y excelente calidad molinera.

En Venezuela, desde inicios del 2000 el INIA ha estado evaluando híbridos de arroz provenientes de Asia, a través de viveros del Instituto Internacional de Investigaciones en Arroz (IRRI); en este sentido, el objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento genético y agronómico de un conjunto de híbridos de arroz provenientes del IRRI y comparar dicho comportamiento con variedades asiáticas y una local, durante el ciclo de lluvias del año 2001, en el estado Portuguesa.

MATERIALES Y MÉTODOS

Los materiales evaluados (Cuadros 1 y 2) formaron parte del vivero de observación de híbridos del año 2001 (IRHON) del IRRI (Filipinas). Los mismos estuvieron formados por 27 híbridos élites y 29 variedades élites comerciales de Asia y como testigos 5 variedades comerciales, 4 de las cuales provinieron del IRRI y 1 variedad local (FONAIAP 1), esta última seleccionada por ser una variedad adaptada a las condiciones agro ecológicas donde se desarrollo el ensayo, aunado a su amplia aceptación en el mercado nacional por su buen comportamiento agronómico.

CUADRO 1. Materiales experimentales utilizados es el estudio comparativo, 2001.

CUADRO 2. Cultivares utilizados como testigo en el estudio comparativo, 2001.

El experimento se llevó a cabo durante el ciclo de lluvias del año 2001, en el Campo Experimental del INIA, ubicado en Los Malabares, municipio Araure, estado Portuguesa (9º36'N, 69º13'O y 200 m.s.n.m.).

Se utilizó el diseño experimental de bloques aumentados de Federer (Federer, 1961), con 4 bloques. La unidad experimental constó de 4 hileras de 5 metros de largo, separadas 0,30 cm (6 m2). La siembra se realizó el 26 de julio de 2001 con semilla pregerminada. El manejo agronómico empleado en el experimento fue similar al adoptado por los productores comerciales.

Análisis Estadístico

En las investigaciones sobre mejoramiento de plantas, en las primeras etapas del proceso de mejora genética, el elevado número de genotipos, la escasez de semilla y la baja disponibilidad de recursos, no permiten plantear un diseño experimental que cumpla con el requisito de tener repeticiones de todos los tratamientos (Bargueño - Ferreira et al., 2005).

Una práctica frecuente es intercalar testigos entre las líneas a evaluar y, por comparación directa con éstos, se seleccionan de manera rigurosa las variedades prometedoras, a lo cual Federer (1961) denominó diseños de bloques aumentados, generando la metodología de análisis, en donde los tratamientos repetidos se emplean para obtener una estimación del error experimental.

En consecuencia, los diseños aumentados contienen dos tipos de tratamientos, los estándar o testigos y los nuevos tratamientos o aumentados; estos últimos comúnmente se consideran efectos aleatorios, mientras que los tratamientos testigos son considerados efectos fijos (Federer et al., 2001). Se calculó el Error Estándar para la diferencia entre un cultivar experimental y el testigo, utilizando la siguiente fórmula, según Martínez, 1987:

S3= [CME (1 + 1/B + 1/C – 1/BC)] Ecuación 1

Donde: B = número de bloques y C = número de testigos. Se realizaron pruebas de comparación de medias mediante la mínima diferencia significativa (MDS) al 5% de probabilidad.

El análisis de varianza (ANDEVA) para el conjunto de cultivares testigos (híbridos y variedades) se utilizó para estimar el error experimental y fue empleado para comparar el potencial de rendimiento en granos del grupo de variedades y de híbridos comerciales. Este análisis se realizó como bloques al azar con 4 repeticiones, ya que en cada bloque del experimento estuvieron presentes todos los testigos, de manera aleatorizada. Los análisis estadísticos se realizaron con el sistema GLM del programa SAS (2003).

La media del rendimiento del grupo de híbridos testigos sirvió como referencia para evaluar el potencial de los híbridos experimentales, mientras que la media del grupo de variedades testigos fue el valor utilizado para comparar las variedades experimentales. También se realizaron contrastes ortogonales, para comparar las diferencias en rendimiento entre el grupo de variedades y el grupo de híbridos testigos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

CUADRO 3. Análisis de varianza para híbridos y variedades comerciales en el estudio comparativo, 2001.

**, * y + indican significancía al 1%, 5% y 10%, respectivamente.

En lo que respecta al rendimiento Yld, el análisis no detectó diferencias importantes al 5% de probabilidad; sin embargo, al ser menos estrictos, lo cual es permisible en este tipo de evaluaciones preliminares, se detectan diferencias estadísticas (P£ 0,1) entre ambos grupos de materiales experimentales. Resultados similares para rendimiento en granos en evaluaciones comparativas de híbridos y variedades fueron observados en trabajos realizados por Muñoz (1994), Virmani (1999) y Acevedo et al. (2003).

Los híbridos testigos rindieron 6.504 kg ha-1, mientras que el promedio de las variedades comerciales utilizadas como testigos fue de 5.052 kg, ver Cuadro 4. Un contraste realizado con ambos grupos de testigos (Análisis no mostrado) indicó que ambas medias fueron diferentes, lo cual sugiere un mayor nivel de productividad de los híbridos sobre las variedades.

CUADRO 4. Rendimiento en granos promedio de los cultivares testigos utilizados para realizar el análisis de varianza.

Los híbridos presentaron ciclo corto y aceptación fenotípica aceptable en floración, arquitectura de planta semiabierta con buen vigor y buena Exs de panículas (Cuadro 5). Sin embargo, a excepción del testigos IR68284H, todos los híbridos mostraron problemas importantes de volcamiento, durante la etapa de maduración, lo cual pudo estar influido por la mayor altura expresada en los cultivares híbridos (7%), y al sistema de cultivo empleado. En las variedades se observó un ciclo corto e intermedio y buena aceptación fenotípica en floración. Dentro de este grupo, el material con mejor comportamiento agronómico fue la variedad local FONAIAP 1, seguido de la variedad Filipina PSBRC2, ambos cultivares utilizados como testigo en este estudio.

CUADRO 5. Rendimiento, componentes de rendimiento y calidad molinera ajustados de los híbridos élites de arroz, 2001.

Ren: Rendimiento; LonP: Longitud de la panícula; NGV: Número de granos vanos por panícula; NGLL: Número de granos llenos por panícula; NGT: Número de granos totales; PMG: Peso de mil granos; GE: Grano entero; Y: Yeso; PB: Panza blanca; YPB: Yeso + Panza blanca; *Diferencia significativa para un a= 0,05, según la prueba de la mínima diferencia significativa (Mds).

Para la variable rendimiento de grano (Cuadros 5 y 6), se observó que el grupo de los híbridos superó a las variedades en 17% (diferencias significativas al 10%). Esta superioridad en rendimiento en los híbridos esta dado por una mayor Pnl, NGV y SpFert.

CUADRO 6. Rendimiento, componentes de rendimiento y calidad Molinera ajustados de las variedades de arroz, 2001.

Yld: Rendimiento; LonP: Longitud de la panícula; NGV: Número de granos vanos por panícula; NGLL: Número de granos llenos por panícula; NGT: Número de granos totales; PMG: Peso de mil granos; GE: Grano entero; Y: Yeso; PB: Panza blanca; YPB: Yeso + Panza blanca; *Diferencia significativa para un a= 0,05, según la prueba de la mínima diferencia significativa (Mds).

En su estudio, Muñoz (1994) señaló que sólo un híbrido con rendimiento de 8.300 kg h-1, superó a la variedad "Oryzica 1" utilizada como testigo, mientras la heterobeltiosis y heterosis estándar para este mismo carácter fueron de 21% y 10%, respectivamente.

Estudios conducidos por el IRRI que compararon los mejores híbridos con las mejores variedades comerciales durante 1985 a 1995, mostraron un 17% de superioridad en rendimiento en granos de los primeros (Virmani 1999). Acevedo et al. (2003) indica heterosis de 16% sobre la variedad más utilizada comercialmente en experimento de comparación de rendimiento en granos.

En cuanto a calidad molinera se observaron diferencias significativas para GE. Sin embargo, ambos grupos presentaron GE aceptables, de acuerdo al estándar utilizado por la agroindustria venezolana (> 50%). En cuanto a la apariencia del grano, el análisis arroja diferencias altamente significativa para Y, Y+ PB, a favor de las variedades; la mayoría de los materiales evaluados tuvieron altos valores de Y y PB.

Tanto los híbridos como las variedades evaluadas presentaron arquitectura de planta semiabierta, buen vigor y buena Exs, además de valores similares para algunos componentes de rendimientos tales como NPM, NMM, NPaM, NGV y GW. Los híbridos expresaron valores superiores al de las variedades en Ht, GrL, NGV y SpFert, lo cual le confirieron un potencial de rendimiento superior. Estos resultados concuerdan con los obtenidos por RiceTec (2001); Virmani (1999); Fujimaki y Matsuba (1997); Acevedo et al. (2003).

Otro aspecto importante y que limita la posibilidad de uso de los mismos, son los elevados niveles de PB tanto en los híbridos como en las variedades asiáticas evaluadas.

Es importante señalar que este germoplasma de arroz híbrido con características del tipo índica, fue generado para otros mercados y otros ambientes agroecológicos, lo que implica que no necesariamente deben satisfacer las demandas del mercado venezolano. Por lo tanto, si se quiere producir híbridos de arroz en América Latina, competitivos con las variedades locales, se debe recurrir al establecimiento de programas de mejoramiento genético orientado a la producción de híbridos de arroz tal como lo propone La Federación de Arroceros de Colombia, Fedearroz citado por Cuevas-Pérez et al. (1992).

CONCLUSIONES

- Los híbridos superaron en rendimiento de granos de arroz paddy a las variedades en 17%.

- Los componentes de rendimiento que contribuyeron a la superioridad de los híbridos sobre las variedades fueron PnL, NGV y SpFert.

- Los híbridos en su mayoría presentaron problemas de acame o volcamiento.

- El cultivar con mejor comportamiento agronómico fue la variedad local FONAIAP 1.

- Las variedades superaron a los híbridos en calidad de grano, específicamente en lo relacionado con una mejor apariencia del grano (Y y PB).

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