Rosemary Warnock* y José García**

¹ Trabajo parcialmente financiado por Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la Universidad Central de Venezuela (CDCH, Proyecto PG-01-03-329796) FUNDACITE Aragua y Vicerrectorado Académico de la Universidad Central de Venezuela.

* Profesora-Investigadora e

**Ing. Agrónomo. Universidad Central de Venezuela (UCV). Facultad de Agronomía. Instituto de Agronomía. Av. Universidad vía El Limón. Apdo. 4579. Maracay. 2101. Aragua. Venezuela. E-mail: warnockr@agr.ucv.ve

RESUMEN

La inexistencia de un sistema de identificación de eventos fenológicos versátil, común y de fácil aplicación en el campo, para variedades determinadas e indeterminadas de caraota, Phaseolus vulgaris L., ha limitado la comunicación entre investigadores y productores agrícolas. En el presente trabajo, se evaluó, en forma comparativa, el desarrollo de cuatro variedades de caraota, Montalbán, Tacarigua, Tenerife y UCV-Manuare, mediante varios sistemas de iden­tificación de fases fenológicas. Los materiales genéticos fueron sembrados en dos localidades, Samán Mocho, estado Carabobo y Maracay, estado Aragua, utilizando un diseño de bloques al azar con tres repeticiones. Con fines de gene­ración de información utilizable para la aplicación de modelos agroambientales, se valoraron los sistemas de iden­tificación de fenofases existentes en la literatura para caraota. Los resultados mostraron que la variedad UCV-Manuare fue la más sensible al fotoperíodo, la más precoz, exhibió los primeros racimos florales y vainas en los nudos más bajos del tallo, presentó las etapas más cortas de desa­rrollo y crecimiento de vainas y semillas (R7+R8) y el menor rendimiento. Se propone un sistema de identificación de fenofases para variedades determinadas e indeterminadas de caraota de fácil aplicación en el campo y adecuado a las exigencias del modelo CROPGRO del programa DSSAT. Éste, reúne tres mejoras fundamentales para calificar la ocurrencia de etapas de desarrollo: es práctico para utili­zarlo en el campo; de fácil aplicación tanto a variedades determinadas como indeterminadas; y diferencia ocho eventos reproductivos importantes requeridos como datos de entrada por los modelos de simulación.

Palabras clave: Phaseolus vulgaris L.; caraota; fenología; modelos de simulación agroambiental.

System for the identification of phenology in determinate and indeterminate bean varieties ¹

SUMMARY

Key Words: Phaseolus vulgaris L.; bean; identification of phenology; simulation.

RECIBIDO: mayo 03, 2007 ACEPTADO: diciembre 07, 2007

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de identificación de eventos fenológicos aplicables al cultivo de caraota, Phaseolus vulgaris L., existentes en la literatura muestran inconsistencia en cuanto a los criterios que utilizan para evaluar el progreso del desarrollo. En muchas áreas de la agronomía se ha adoptado el concepto de estadios fenológicos para monitorear el curso del desarrollo en los cultivos y es importante que la terminología usada sea común, objetiva y precisa.

Las recomendaciones en cuanto a realización de muchas prácticas agronómicas, como fertilización y control de competidores generalmente se hacen basados en un estadio fenológico determinado. También, en el área de los modelos de simulación agroambientales se requiere información de entrada y se genera información de salida acerca de la ocurrencia de eventos fenológicos.

Los sistemas de identificación de eventos fenológicos reseñados por la literatura para caraota utilizan el criterio de número de nudos sobre el tallo principal para dife­renciar las etapas consecutivas del desarrollo y dife­rencian el ciclo del cultivo en vegetativo y reproductivo. El sistema de Fehr et al. (1991), aplicable a caraota, fue desarrollado para soya y adoptado con modificaciones por los autores del programa DSSAT 3.5 (Tsuji et al., 1994) para la identificación de estadios de desarrollo en los cultivos de la familia Fabaceae (soya, maní y caraota) con los cuales opera el modelo CROPGRO (Jones et al., 2000). Los criterios establecidos por Fehr et al. (1991; Cuadro 1) diferencian un número variable de etapas vegetativas (al menos 6) y 8 etapas repro­ductivas consecutivas de desarrollo comenzando por emergencia y nudo cotiledonal (Ve-Vc) hasta madurez completa (R8).

CUADRO 1. Sistema de identificación de estadios fenológicos para soya de acuerdo a Fehr et al. (1991), aplicable al cultivo de caraota.

Para la identificación de etapas vegetativas, este sistema se basa en el número de nudos sobre el tallo principal, contados a partir del nudo unifoliado, en los cuales se presente una hoja completamente desarrollada. La deter­minación de cuándo una hoja está completamente desa­rrollada se origina del examen del desarrollo foliar del nudo inmediatamente superior, en desarrollo incipiente, en cuanto a si los foliolos de ésta última se tocan o no por sus bordes. La identificación de etapas reproductivas se hace mediante la evaluación de la aparición de órganos reproductivos de acuerdo a una progresión basípeta (en sentido ápice-base) del desarrollo, al considerar de mayor importancia la evolución de los órganos repro­ductivos en los nudos superiores del tallo.

Por su parte, Fernández et al. (1985) crearon un sistema de identificación de etapas de desarrollo específico para caraota (Cuadro 2) en el cual se diferencia un número variable de etapas vegetativas (al menos 5) y 5 etapas reproductivas consecutivas, comenzando con germi­nación y emergencia (V0-V1) hasta maduración (R9). En este sistema se inicia el contaje de nudos a partir del nudo cotiledonal, utilizando como criterio el número de nudos consecutivos sobre el tallo principal con una hoja cuyos foliolos estén totalmente desplegados y en un solo plano. Para calificar la ocurrencia de etapas reproductivas se considera la aparición de los primeros órganos reproductivos diferenciados como flores, frutos y semillas, en cualquiera de los nudos del tallo principal.

CUADRO 2. Sistema de identificación de estadios fenológicos para caraota de acuerdo a Fernández et al. (1985).

Los modelos de simulación de cultivos de CROPGRO requieren información fenológica relativa a la ocurrencia de varios estadios vegetativos y al menos 5 estadios reproductivos. Los nombres de los estadios están basados en la definición de Fehr et al. (1991). Entre los estadios reproductivos se requiere información sobre los siguientes:

R4: Días después de la siembra (DDS) cuando el 50% de las plantas presenta al menos una vaina completamente desarrollada.

R6: DDS cuando el 50% de las plantas presenta al menos una vaina que contenga granos verdes de tamaño completo.

R7: DDS cuando el 50% de las plantas presenta al menos una vaina en amarillamiento, madurez fisiológica.

R8: DDS cuando el 50% de las plantas presenta al menos 95% de las vainas de color marrón, madurez de cosecha.

Los objetivos de la presente investigación son: a) evaluar en forma comparativa, el desarrollo de cuatro variedades de caraota mediante los sistemas de identificación de Fehr et al. (1991) y de Fernández et al. (1985) con fines de generación de información utilizable para la apli­cación de modelos agroambientales; b) determinar y señalar las limitaciones de los sistemas de identificación de fenofases existentes para caraota; y c) proponer un sistema de identificación de fenofases para variedades determinadas e indeterminadas de caraota de fácil apli­cación en el campo y adecuado a las exigencias de los modelos agroambientales.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se realizaron dos experimentos a nivel de campo, durante la época de salida de lluvias, entre los meses de septiembre a diciembre de 1995. El primer experimento se inició el 18 de septiembre de 1995 en la Estación Experimental Samán Mocho (10º 05’ 58” Latitud Norte y 67º 51’ 40” Longitud Oeste a 425 m.s.n.m.), en la localidad de Samán Mocho, estado Carabobo y se cosechó el 23 de noviembre del mismo año. El segundo experimento se estableció el 13 de octubre de 1995 en el Campo Experimental del Departamento de Agronomía (10º 15’ Latitud Norte y 67º 36’ Longitud Oeste a 447 m.s.n.m.), en Maracay, estado Aragua y se cosechó el 25 de diciembre de 1995.

Ambos campos experimentales se ubican dentro de la cuenca del Lago de Valencia. En Samán Mocho los suelos son de origen lacustrino, calcáreos con alto contenido de carbonato de calcio y permeabilidad y drenaje interno rápido, con predominio de las familias Typic ustifluvents francosa gruesa carbonática isohiper­térmica y Mollic ustifluvents francosa gruesa mixta isohipertérmica (Borges et al., 1982). En Maracay son de origen aluvial, franco arenosos a francos arcillo­limosos, heterogéneos; Tortoza (1997) los clasifica como Fluventic ustropepts, con textura limosa, gruesa, mixta isohipertérmica. De acuerdo a los análisis de suelos estudiados por Bolaños (1993) y Carrión (1994), los suelos usados en el experimento de Samán Mocho presentan textura franca, pH promedio de 8 y altos contenidos de materia orgánica (MO). El análisis de suelo del Campo Experimental de Maracay dio como resultado textura franco-arenosa, pH de 7,36, bajo contenido de MO y valores muy altos de calcio, fósforo, magnesio y potasio.

Las dos localidades se clasifican dentro de la zona de vida (Ewel et al., 1976) de Bosque Seco Premontano en transición con los Bosques Muy Seco y Seco del piso tropical, los cuales presentan precipitación promedio anual comprendida entre 850 y 1 000 mm, distribuida en dos estaciones bien definidas y época seca que se ubica en general entre diciembre a marzo. Las tempera­turas medias anuales oscilan entre 24 y 26°C. Durante los ciclos de cultivo, las temperaturas máximas promedio estuvieron entre 29 y 31 °C, las mínimas entre 19 y 20 °C y la precipitación total entre 161 y 407 mm.

Descripción de los Experimentos

Se sembraron las variedades comerciales Montalbán, Tacarigua y Tenerife, así como la variedad experimental, UCV-Manuare, todas de crecimiento indeterminado. Se utilizó un diseño de bloques al azar con 3 repeticiones en un arreglo factorial 4 x 4 (4 variedades y 4 densi­dades), lo que dio origen a 16 tratamientos. Cada variedad se sembró a 4 densidades poblacionales, 333 333 pl ha-1, 208 333 pl ha-1, 151 500 pl ha-1 y 119 000 pl ha-1. Respectivamente la separación entre plantas fue 5, 8, 11 y 14 cm y la separación entre hilos 60 cm. Todas las parcelas estuvieron constituidas por 12 hilos de 5 m de longitud cada uno. El área total fue de 2 074 m2 en Samán Mocho y 2 246 m2 en Maracay.

Se mantuvieron las condiciones óptimas para que se manifestase el crecimiento y desarrollo potencial de los materiales genéticos evaluados. En tal sentido, se prepa­raron los suelos de acuerdo a los métodos usuales para cada localidad y se controlaron los competidores bióticos y todos los demás factores como agua y nutrimentos que pudieran causar estrés a las plantas.

Evaluaciones Fenológicas

Cada siete días durante el desarrollo vegetativo y cada 3 d durante el reproductivo, desde que las plantas cumplieron 11 DDS hasta 71 DDS, en los 2 experi­mentos se realizaron observaciones cualitativas y cuanti­tativas sobre el tallo principal siguiendo los criterios establecidos por Fehr et al. (1991) y Fernández et al. (1985). Para determinar el número de días requeridos para el inicio de las etapas vegetativas más importantes, se registró información del número de nudos y hojas unifoliadas y trifoliadas. Además, para evaluar el progreso reproductivo se registró información en cuanto a la presencia de flores, vainas, semillas y ocurrencia de maduración. Por convención, los estadios se identifi­caron con diferentes subíndices para la letra V o R de acuerdo a su naturaleza vegetativa o reproductiva. En cada unidad experimental se evaluaron 3 ó 4 plantas consecutivas, sanas y de tamaño uniforme, resultando en un total de entre 9 a 12 plantas evaluadas para cada variedad.

La información proveniente de las repeticiones se integró en un solo valor resumen para caracterizar el comporta­miento del cultivo expresado a través de cada una de las variedades. El estadio de desarrollo general del cultivo está dado por el estadio promedio de una muestra repre­sentativa. Como es usual en este tipo de trabajos (Fehr et al., 1991; Fernández et al., 1985) se determinó el estadio de desarrollo de acuerdo al evento más avanzado en el 50% o más de la población observada.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Una vez iniciada la etapa reproductiva se presentó difi­cultad para identificar las subetapas de acuerdo al sistema de Fehr et al. (1991), el cual se basa en una progresión basípeta (sentido ápice-base) del desarrollo, ya que las guías de las plantas al estar más desarrolladas tendieron a entrelazarse con las plantas vecinas. Las variedades con mayor desarrollo de guías manifestaron este problema más temprano.

La Figura 1 muestra los resultados de la comparación de las 4 variedades estudiadas en la localidad de Samán Mocho. La aplicación de los criterios de los 2 sistemas muestra diferencias de desarrollo claras entre el conjunto de Montalbán, Tacarigua y Tenerife al compararlos con UCV-Manuare. UCV-Manuare finalizó la fase vegetativa entre los 29 y 35 DDS, mientras que las otras 3 varie­dades la finalizaron entre los 36 y 43 DDS, lo cual en promedio indica una diferencia de 8 d. Por otra parte, el máximo desarrollo vegetativo de la variedad UCV-Manuare fue de 6 nudos (V6) en cambio las demás variedades alcanzaron a desarrollar hasta 9 nudos (V9) antes de iniciarse la floración. Ello es indicativo de la mayor precocidad exhibida por UCV-Manuare.

FIGURA 1. Samán Mocho. Fases de desarrollo vegetativo y reproductivo de cuatro variedades de caraota, según A) Fehr et al. (1991) y B) Fernández et al. (1985).

En la Figura 2 se presentan los resultados correspon­dientes a la sucesión de etapas en la localidad de Maracay. Las semillas de este ensayo fueron sembradas 25 d después que las de Samán Mocho, durante el período del año en el cual los días se acortan progresi­vamente hasta el 21 de diciembre. La variedad UCV-Manuare evidenció aún mayor precocidad durante este ciclo de siembra-cosecha, llegando a iniciar la floración a los 28 DDS. Incluso las variedades Montalbán, Tacarigua y Tenerife mostraron cierta sensibilidad al fotoperíodo.

FIGURA 2. Maracay. Fases de desarrollo vegetativo y reproductivo de cuatro variedades de caraota, según A) Fehr et al. (1991) y B) Fernández et al. (1985).

No se observaron diferencias en el desarrollo debido a la densidad de siembra en ninguna de las dos localidades.

En experimentos de campo el efecto del fotoperíodo no se puede separar del efecto de la temperatura porque ambos se encuentran confundidos e interactúan de una manera conjunta sobre los procesos de crecimiento y desarrollo. Sin embargo se sabe que la caraota al ser una planta de día corto, en general necesita menor número de días para alcanzar la floración a medida que la longitud promedio del día decrece. La duración de la noche, o período de oscuridad es crucial para el control interno de la diferenciación en tejidos y órganos que constituyen las estructuras reproductivas. La duración del período de oscuridad es traducido dentro de las células vegetales por el pigmento fitocromo el cual ejerce una acción importante en muchos procesos fisiológicos de la caraota. Uno de éstos es la inducción floral.

Se ha desarrollado una hipótesis para caraota que esta­blece que el fotoperíodo y la temperatura ejercen dos efectos sobre el desarrollo. Uno es el efecto sobre la tasa de desarrollo de nudos; y el otro sobre la tasa de desarrollo de flores y vainas. La tasa de desarrollo de nudos afecta la altura de la planta, lo cual no se midió en este estudio. El tiempo a floración, de acuerdo a este enfoque, depende de la tasa de desarrollo de nudos y de la posición sobre el tallo principal (número consecutivo de nudos en sentido base-ápice) donde se ubique la primera flor. Ambos procesos compiten entre si. Para cada situación, la combinación de fotoperíodo, tempe­ratura y genotipo, produce un balance entre el creci­miento vegetativo y reproductivo. Este balance se alcanza mediante la combinación de las tasas de crecimiento de flores y frutos por una parte, y de nudos (láminas y pecíolos) por la otra (Wallace, 1985 citado por Masaya y White, 1991).

Masaya et al. (1986) señalan que el tiempo y la posi­ción de la primera flor es un carácter importante en los cultivares de caraota. Los 4 cultivares estudiados en este trabajo se clasifican como indeterminados Tipo II, pero UCV-Manuare mostró diferencias con respecto a los otros 3 tanto en los días a floración como en la posición de aparición de la primera flor. En las 2 localidades donde se establecieron los experimentos, la aparición en las plantas de la primera flor y la primera vaina ocurrió para UCV-Manuare en los nudos 3 y 5, para las otras variedades sucedió en los nudos 6 y 8. Además se encontró que UCV-Manuare alcanzó los valores más bajos de rendimiento de las 4 variedades estudiadas: 1,2 Mg ha-1 en Samán Mocho (Barrios y Rojas, 1996) y 2,1 Mg ha-1 en Maracay (Díaz y Figueroa, 1996).

Dentro de los estadios reproductivos se destaca, de acuerdo a la definición de Fernández et al. (1985), que UCV-Manuare mostró la menor duración de las etapas R7+R8 con un valor promedio de 7-14 d para Samán Mocho y 7-16 d para Maracay. Las otras 3 variedades mostraron un rango que osciló entre 21-28 d. R7 y R8 representan en conjunto el desarrollo y crecimiento de las vainas y semillas, y se ha señalado que estas 2 etapas están estrechamente relacionadas con el rendimiento.

En sus estudios Wallace y Masaya, citados por Masaya y White (1991) indican que los rendimientos superiores están relacionados con un período prolongado de duración del llenado de semillas combinado con una alta tasa de crecimiento de las mismas. Ambos caracteres están relacionados con un alto rendimiento en semillas por día de crecimiento. El número de sitios potenciales para rendimiento, es decir el número de nudos en la planta, está determinado por la velocidad de crecimiento de nudos a la temperatura y fotoperíodo prevalecientes. El tiempo, y la posición de las flores, y por consiguiente de las vainas están determinados por la tasa de diferen­ciación y crecimiento de flores y frutos. Ambos procesos se encuentran afectados por la temperatura y el fotoperíodo. En concordancia con la literatura, UCV-Manuare, la variedad de rendimientos más bajos fue la que presentó el período de duración más corto de las etapas R7+R8.

Otras observaciones realizadas reafirmaron aun más las diferencias cualitativas entre las variedades estudiadas y la aplicabilidad de los 2 sistemas de identificación de estadios para el cultivo de caraota. Montalbán y UCV-Manuare mostraron las guías más largas y la mayor capa­cidad para trepar. Tacarigua en el otro extremo fue la variedad que presentó una arquitectura más compacta y arbustiva, con presencia de una guía muy corta o ausente en su totalidad. Tenerife se ubicó en una posición inter-media.

La aplicación del sistema de Fehr et al. (1991) para iden­tificar estadios de desarrollo en caraota sembrada en condiciones de campo resultó excesivamente laboriosa y presentó severas limitaciones.

Durante las etapas vegetativas, para calificar el estado de desarrollo de la planta se requiere evaluar el desarrollo de las hojas inmediatamente encima del penúltimo nudo. Para la identificación de etapas reproductivas de varie­dades indeterminadas de caraota cuyas guías se entre­lazan con las plantas vecinas resulta un problema de orden práctico tener que buscar los 4 nudos superiores del largo tallo a fin de dilucidar si ha floreado o fructi­ficado.

Al contrario, el sistema de Fernández et al. (1985) resultó mucho más útil para determinaciones de campo por cuanto considera que una hoja está totalmente desarro­llada cuando sus foliolos están totalmente desplegados y en un solo plano y define los estadios reproductivos de acuerdo a la progresión del desarrollo en sentido base­ápice.

El sistema de Fernández et al. (1985), sin embargo, omite información requerida por los modelos de simulación agroambiental en lo que respecta a las fases de desarrollo reproductivo, no diferencia la fase en la cual las plantas tienen al menos una vaina con granos verdes de tamaño completo, y tampoco cuando las plantas presentan al menos 95% de las vainas de color marrón, es decir madurez de cosecha.

o éstas son muy cortas ya que las evaluaciones consi­deran como determinante la primera aparición de órganos reproductivos en cualquier nudo del tallo principal. Basados en las consideraciones anteriores se propone un sistema de identificación de estadios fenológicos que integra las ventajas de los sistemas de Fehr et al. (1991) y Fernández et al. (1985), discutidos anteriormente, aplicable tanto a variedades indeterminadas como deter­minadas de caraota.

Esta propuesta reune 3 mejoras fundamentales: para calificar la ocurrencia de etapas en el desarrollo vegeta­tivo se considera el número de nudos consecutivos sobre el tallo principal, con hojas totalmente desplegadas y en un solo plano, contados a partir del primer nudo trifoliado, lo cual es menos engorroso que lo planteado por Fehr et al. (1991); comprende la identificación de estadios reproductivos de acuerdo a la aparición de flores y órganos reproductivos en cualquier nudo del tallo principal permitiendo la fácil aplicación del sistema a variedades tanto determinadas como indeterminadas; y diferencia 8 eventos reproductivos importantes que los modelos de simulación agroambiental requieren como datos de entrada para su evaluación y calibración (Cuadro 3).

CUADRO 3. Sistema de identificación de estadios fenológicos propuesto para variedades determinadas e indeter­minadas de caraota.

CONCLUSIONES

-Al aplicar los criterios establecidos por Fehr et al. (1991 y Fernández et al. (1985) se evidenció un comportamiento muy similar durante la fase vegetativa entre las variedades estudiadas. En los primeros estadios reproductivos la variedad UCV-Manuare mostró un comportamiento diferente con respecto a las otras tres, debido a que alcanzó estas etapas mucho más temprano.

-Aún cuando todas las variedades mostraron cierta sensibilidad al fotoperíodo, tanto en Samán Mocho como en Maracay la variedad UCV-Manuare fue la que mayormente evidenció esta característica.

]]> -La menor duración de las etapas R7+R8 (desarrollo y crecimiento de vainas y semillas) de acuerdo al sistema de Fernández et al. (1985) la obtuvo la variedad UCV-Manuare. Esta variedad produjo los menores rendimientos. En la variedad UCV-Manuare la aparición del primer racimo, la primera flor y primera vaina ocurrió entre los nudos 3 y 5 y en las otras variedades entre los nudos 6 y 8.

-La aplicación del sistema de Fehr et al. (1991) para identificar estadios de desarrollo en caraota sembrada en condiciones de campo resultó en exceso laboriosa y presentó severas limitaciones para variedades indeterminadas; el sistema de Fernández et al. (1985) resultó mucho más útil para determinaciones de campo, sin embargo, omite información requerida por los modelos de simulación agroambiental en lo que respecta a ciertas fases de desarrollo reproductivo. En función de los resultados obtenidos, se propone un sistema de identificación de estadios fenológicos en caraota que reúne 3 mejoras fundamentales:

1) Para calificar la ocurrencia de etapas en el desa­rrollo vegetativo se considera el número de nudos consecutivos sobre el tallo principal, con hojas totalmente desplegadas y en un solo plano, contados a partir del primer nudo trifoliado, lo cual es menos engorroso que lo planteado por Fehr et al. (1991).

2) Comprende la identificación de estadios repro­ductivos de acuerdo a la aparición de flores y órganos reproductivos en cualquier nudo del tallo principal permitiendo la fácil aplicación del sistema a variedades tanto determinadas como indeterminadas.

3) Diferencia 8 eventos reproductivos importantes que los modelos de simulación agroambiental requieren como datos de entrada para su evalua­ción y calibración.

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