ACUMULACIÓN DE NPK EN TEJIDO Y SU EFICIENCIA DE USO PARA LA PRODUCCIÓN DE GRANOS, EN UNA ASOCIACIÓN TRIGO (Triticum aestivum) Y ARVEJA (Pisum sativum)

1 Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA). Centro de Investigaciones Agropecuarias del estado Lara. Apdo. 592. Barquisimeto. Venezuela.  e-mail: aquiroz@inia.gov.ve

  Se estudió la eficiencia del uso de N, P y K en plantas de trigo y arveja, en monocultivo y asociación para la producción de granos en Cubiro, estado Lara, Venezuela. El ensayo se realizó con 250.000 plantas por hectárea de cada especie y con siembra simultánea, en bloques al azar con cuatro repeticiones. Se aplicó un análisis de variancia simple para cada cultivo y elemento, así como la eficiencia de absorción y conversión en términos absolutos en la etapa de maduración. El rendimiento de la leguminosa no fue afectado por la competencia con el cereal. Sin embargo, hubo diferencias significativas en el rendimiento del cereal. Hubo una mayor absorción de N, P y K en ambas especies sembradas en monocultivos en comparación con todas las combinaciones asociadas. La eficiencia de conversión absoluta presentó tendencias opuestas a la absorción en el cultivo de la arveja, siendo superior en todas las combinaciones asociadas respecto al monocultivo, mientras que en el trigo la eficiencia de conversión absoluta fue mayor en el monocultivo. Los valores de la relación de equivalencia de la tierra, con base a los rendimientos y a las eficiencias de absorción y conversión de N, P y K, indicaron ventajas de las asociaciones sobre los monocultivos.

Palabras clave adicionales: Leguminosa, cereal, eficiencia de absorción

NPK accumulation in plant tissue and use efficiency for intercropping production system of

Additional key words: Legumes, cereal, absorption efficiency

Recibido: Abril 23,2004       Aceptado: julio 27, 2005

  Actualmente el estudio de los cultivos asociados aborda variadas líneas de investigación, entre ellas el efecto de las asociaciones sobre la eficiencia de uso de nutrimentos para la producción de granos (Chowdhury y Rosario 1994; Zhang y Li, 2003) y la del uso eficiente de la radiación y del agua entre los componentes son muy relevantes (Marín et al., 1998).

  Combinar cultivos de diferentes ciclos y porte en una misma área de terreno es una estrategia que tiende a darle sustentabilidad al sistema (Altieri, 1990), ya que intervienen principios ecológicos que funcionan en ecosistemas naturales estables. La mayoría de los estudios realizados en cultivos asociados se focalizan hacia la combinación cereal/leguminosa y se ha comprobado que en estos sistemas existen mecanismos de transferencia de nutrimentos, pero es necesario discriminar si sus efectos benéficos tienen influencia sobre la competitividad (Li et al., 2001; 2002, Zhou et al., 2000). Por otro lado, es la práctica más dominante entre los agricultores alrededor del mundo. Son conocidos como sistemas productivos y sustentables por su uso efectivo de los recursos, agua, luz y nutrientes principalmente por la ganancia de nitrógeno debido a la fijación simbiótica del elemento y por ende su bajo impacto sobre el ambiente (Jensen, 1996; Li et al., 2002; Caporali et al., 1998).

  Estudios a nivel de laboratorio demuestran los beneficios que la leguminosas le confiere al cereal por la supuesta transferencia de nitrógeno (Ruschel et al., 1979; Sing, 1981). Sin embargo, existen trabajos de campo que muestran una reducción consistente de la fijación de nitrógeno por la leguminosa cuando es asociada al cereal y por ende le confiere un menor beneficio a este cultivo (Nambiar et al., 1983). Dicho comportamiento al parecer depende del tipo de suelo, así donde predominan las arcillas caolinitas, los suelos son de baja fertilidad y frágiles, y por ello son susceptibles a degradarse fácilmente, el uso de leguminosas asociadas al maíz ha resultado positivo en la adición de carbono y nitrógeno al suelo (Odunze et al., 2002). En suelos de alta fertilidad, los cuales son susceptibles a degradarse por su uso intenso, la siembra de leguminosas antes y después del cereal favorece su fertilidad por reciclaje de nitrógeno (Jeffers y Triplett, 1979; Duenas et al., 2002).

  En el presente trabajo se estudió una asociación de arveja (Pisum sativum) y trigo (Triticum aestivum). La arveja es un cultivo conocido en algunos países como guisante, en Venezuela se produce en pequeñas áreas y se puede programar su producción en pocas extensiones, esta legumbre aporta proteínas (6,3 % verde y 24,1% seca), se consume en forma fresca, enlatada y como grano. El rendimiento promedio nacional para el año 2002 se ubicó en 1280 kg/ha, en una superficie cosechada de 25 ha (MAT, 2003). El trigo se consume en grandes cantidades en el país, pero solamente se siembra en pequeñas áreas en los Andes, la harina aporta calorías y alrededor del 11 o 15 % de proteína. La planta es una gramínea erecta, de tallos erguidos por lo que es ventajosa para asociar con cualquier otro cultivo de igual porte o diferente, considerando ambos cultivos como principales y potenciales para la zona, e importantes en la dieta venezolana como fuentes de carbohidratos y proteínas.

  Los materiales vegetales utilizados fueron una variedad de trigo proveniente del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) de alto rendimiento, con un amplio rango de adaptación y ciclo del cultivo de 90 días; y una semilla de arveja local comercial de origen desconocido. Esta última se caracteriza por tener un ciclo de 100-130 días, altura media de 1,00 m, granos de color verde y alto rendimiento.

  Se utilizó un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones y los siguientes tratamientos: arveja monocultivo (AM); trigo monocultivo (TM); asociación de una hilera de arveja intercalada con una hilera de trigo, (A1:T1), en esta combinación cada especie tenía el efecto de la otra por ambos lados; asociación dos hileras de arveja intercalada con una hilera de trigo (A2:T1), en esta combinación la arveja tiene un efecto sobre ella misma y sobre el trigo por el otro lado y el trigo tiene el efecto de la arveja por ambos lados; y asociación de dos hilera de arveja intercalada con dos hileras de trigo (A2:T2), en esta combinación cada especie tendrá la influencia de la otra especie por un solo lado.

  Cada unidad experimental constó de 8 hilos de 7 m y se tomaron los cuatro hilos centrales para realizar los muestreos.

  En el trigo se evaluaron la materia seca (MS), número de granos por espiga (NGE) en 10 espigas al azar por parcela en cada tratamiento, provenientes de las plantas cosechadas en una hilera por parcela en cada tratamiento, el peso promedio de un grano (PPUG) con una muestra de 100 granos tomados al azar en cada parcela y tratamiento. En la leguminosa se determinaron la materia seca (MS), el número de granos por legumbre (NGL) con base en 100 legumbres/parcela en cada tratamiento, y el PPUG con una muestra de 100 granos tomados al azar de cada parcela y tratamiento. Con los valores del rendimiento obtenidos en cada especie y tratamiento se calculó un índice de eficiencia de la asociación: la Relación de Equivalencia de la Tierra (RET), descrita en Willey (1979) y Baldy y Stigter (1993). La RET se calculó como la suma de los rendimientos relativos de cada especie según la fórmula: RET=(RTA/RTM) + (RAA/RAM), donde RTA representa el rendimiento del trigo asociado, RTM el monocultivo del trigo, RAA el rendimiento de arveja asociada y RAM el de la arveja en monocultivo. Este índice se utiliza para medir la efectividad de los sistemas asociados relativo al crecimiento de los monocultivos y está definido como el total del área requerida bajo monocultivo para dar el rendimiento obtenido en asociación. El valor del índice mayor que la unidad, indica ventajas de la asociación respecto a los monocultivos de referencia.

  Para evaluar la acumulación de N, P y K en los tejidos de plantas se utilizaron muestras de tejido vegetal y granos provenientes de las muestras obtenidas para determinar la materia seca correspondientes al estadío de maduración en cada especie, evaluado en cada tratamiento. Las determinaciones fueron realizadas en el Laboratorio de Suelos del INIA-Yaracuy. Se calculó la acumulación de N, P y K promedio por especie en cada tratamiento y la eficiencia de uso de esos elementos para la producción de granos, de acuerdo con Tanaka (1983), los cuales se basaron en las concentraciones de nitrógeno, fósforo y potasio (en porcentaje) según los análisis del laboratorio, tomándose el promedio de cuatro repeticiones. Se estimó la cantidad del elemento en cada parte de la planta y el porcentaje ponderado para cada elemento y se relacionó con el peso seco de la planta para calcular la cantidad de cada elemento por planta.

  El Cuadro 1 presenta los resultados obtenidos en el rendimiento y sus componentes en el trigo. Los análisis de variancia no mostraron diferencias estadísticamente significativas en cuanto al número de granos por espiga y peso promedio de un grano; sin embargo, si hubo diferencias altamente significativas en el rendimiento lo que indica que la gramínea si fue afectada por la competencia con la leguminosa en las fases de crecimiento vegetativo, prefloración y llenado del grano, ya que el rendimiento resultó mayor (P≤0,01) en las parcelas de monocultivos ™ seguido del tratamiento de la asociación A1:T1.

  La acumulación total de la materia seca resultó significativamente mayor (P≤0,05) en el monocultivo trigo. Los resultados para la arveja mostrados en el Cuadro 2, indican que los análisis de variancia no tuvieron diferencias estadísticamente significativas en ninguna de las variables evaluadas excepto en la acumulación de materia seca, lo cual refleja que el rendimiento de la leguminosa no fue afectado por la competencia con el cereal para la producción de granos pero si para la producción de materia verde, resultando significativamente mayor (P≤0,05) en el monocultivo.

  Los resultados del índice de eficiencia de uso de los recursos por la asociación se presentan en el Cuadro 3. La relación de equivalencia de la tierra (RET) presenta ventajas para la asociación de 24 % en el caso de la asociación para el tratamiento (A1:T1) y de 23 % en el caso de la asociación para el tratamiento A2:T2. Estos resultados indican que se requerirían el 24 y 23 % más de terreno sembrado en monocultivo para igualar el rendimiento total de una hectárea de asociación en los tratamientos A1:T1 y A2:T2, respectivamente. La participación de la leguminosa en la RET total de la asociación fue ligeramente superior a la del cereal con 61,3%, 58,6% y 81,3% en los tratamientos A1:T1, A2:T1 y A2:T2, respectivamente.

  En cada comparación de sistemas de cultivo (monocultivo vs. asociado) para cada especie y variable dada, valores con letras distintas indican diferencia significativas (P≤0,01).

  En todos los casos la arveja contribuyó con un mejor índice en la asociación, lo cual supone que compite mejor que el trigo. La RET total obtenida refleja ventajas cuando se combinan estos dos cultivos, en dos de estos casos fue mayor que la unidad, como fue en los tratamientos de una hilera intercalada de cada cultivo (A1:T1) y dos hileras intercaladas de cada cultivo (A2:T2). Estos valores concuerdan con otros estudios similares alrededor del mundo, en Estados Unidos se reportaron ventajas del sistema con valores de RET de 1,25; 1,32 y 1,26 cuando se combinó guisante y maíz a diferentes densidades de siembra alta, media y baja, respectivamente, (Francis y Decoteau,1993). En México asociaciones de maíz con habas y pepinos el valor de RET de 1,60 en reflejaron ventajas en el uso óptimo de los recursos (Amador, 1980). En Canadá en una asociación soya/maíz se demostró que estos sistemas son más efectivos que los monocultivos, reportando valores de RET de 1,14 y 1,23 (Martín et al., 1987). Otros ensayos donde se probaron varias dosis de nitrógeno en combinaciones de maíz/maní y sorgo/frijol encontraron una RET de 1,46 sin aplicación de nitrógeno (Rao et al., 1987). Esto último fue corroborado por Caporali et al. (1998) en Italia, quienes encontraron un RET de 1,19 en una combinación trigo y guisante sin aplicación de nitrógeno. En Venezuela, Quiroz y Marín (2000) en una combinación cereal/leguminosa reportaron una mejor eficiencia del uso de los recursos por las parcelas asociadas, evidenciando ventajas respecto a los monocultivos de referencia. En el caso de la RET, las ventajas fueron del 90 y 93% en parcelas no fertilizadas y fertilizadas, respectivamente.

  Los Cuadros 4 y 5 presentan las concentraciones de N, P y K en órganos epigeos y granos de arveja en monocultivo y asociación durante la fase de crecimiento reproductivo. La acumulación de nutrimentos fue mayor en el grano que en el resto de la planta tanto para la leguminosa como para el cereal. Aunque los valores son más bajos que los reportados en la literatura, las especies completaron su ciclo y no presentaron deficiencias nutricionales evidentes.

  En cada comparación de sistemas de cultivo (monocultivo vs asociado) para cada especie y nutriente dado, valores con letras iguales indican diferencias no significativas. *J. Benton et al.,(1990)

  Con el fósforo y el potasio tampoco hubo diferencias significativas entre tratamientos. Los valores de fósforo se presentan dentro del rango recomendado en granos, no así los de nitrógeno y potasio los cuales se presentan deficientes. Lo anterior puede explicarse debido a la movilidad y/o al contenido deficiente de los dos últimos elementos en el suelo.

  En cada comparación de sistemas de cultivo (monocultivo vs asociado) para cada especie y parámetro dado, valores con letras iguales indican diferencia no significativa.*J. Benton et al.,(1990)

  Con respecto al trigo, la respuesta en cuanto al contenido de N, P y K no mostró diferencias significativas en el tejido foliar, ni en las concentraciones del grano, excepto para el contenido de nitrógeno en granos, donde hubo un efecto de la asociación. Se encontraron diferencias significativas (P≤0,05) en los sistemas donde se intercalaron dos hileras de arveja entre el trigo (Cuadro 6 y 7).

  En cada comparación de sistemas de cultivo (monocultivo vs asociado) para cada especie y nutrimento dado, valores con letras iguales indican diferencia no significativa. *J. Benton et al.,(1990)

  En cada comparación de sistemas de cultivo (monocultivo vs asociado) para cada especie y nutrimento dado, valores con letras diferentes indican diferencias significativas (P<0,05). *J. Benton et al.,(1990)

  Los Cuadros 8 y 9 contienen los valores de absorción de N, P y K calculados a los 90 días en ambos cultivos cuando las plantas tenían legumbres y granos maduros (Tanaka, 1983). La tendencia general de los valores indica una mayor absorción de nutrimentos en el monocultivo de ambas especies, es decir, que la arveja y el trigo asociados, independientemente de la combinación resultaron desfavorecidos en su eficiencia de absorción de N, P y K.

  Los Cuadros 10 y 11 muestran las eficiencias de conversión absoluta en términos de granos producidos/nutriente acumulado, para las mismas edades de los cultivos consideradas en el párrafo anterior. En el caso de la arveja, se presentan tendencias opuestas a los de la absorción y puede observarse que los valores en las parcelas asociadas superan a los monocultivos, especialmente en la combinación de dos hileras de cada uno de los cultivos intercalados; mientras que en el trigo ocurrió una tendencia similar en la absorción de nutrientes cuando en la combinación la presencia de la leguminosa fue mayor. Esto significa que la asociación afectó la absorción de N, P y K en ambos cultivos, pero mejoró la eficiencia de conversión de los elementos en comparación con los monocultivos. En el cultivo arveja, en especial el nitrógeno, lo cual demuestra la gran capacidad de esta especie de utilizar los nutrimentos en comparación con el trigo. En relación con los valores correspondientes al trigo hay que señalar que la asociación A2:T1 presentó para el P y el K eficiencias comparables a las de A1:T1 como ocurrió para los tres nutrimentos en el caso de la arveja, mientras que para el N la eficiencia fue similar a la de la asociación A2:T2. Esto significa que cuando la leguminosa se presenta en mayor proporción, el cereal es menos eficiente en la conversión de este elemento. Pese a que la disminución de la eficiencia de conversión del N es mayor en los casos en que se intercalan dos hileras de arveja entre las de trigo, es en estos casos en los que se ha evidenciado una mayor concentración de N en los granos de trigo (Cuadro 7).

  Con los valores absolutos de absorción y conversión se calcularon las eficiencias relativas de ambos procesos presentadas en los Cuadros 12 y 13. Los valores negativos para el índice (at) y (aa) indican que con cualquier combinación asociada, la absorción de N, P y K en ambos cultivos resultó menor que la de los monocultivos respectivos. La eficiencia de conversión relativa (et) presentó valores negativos para el trigo independientemente de la combinación asociada, lo cual significa una disminución en la eficiencia de conversión en el trigo asociado en comparación con el monocultivo, mientras que para la arveja los valores fueron positivos, evidenciando una mayor eficiencia de la leguminosa asociada en el empleo de N, P y K para la acumulación en granos.

  Estos resultados concuerdan con los de Chowdhury y Rosario (1994), quienes estudiaron una asociación de maíz y fríjol mungo (Vigna radiata) en un ensayo aditivo con siembra simultánea y diferentes dosis de N; dichos autores encontraron valores de RET para N, P y K comprendidos entre 1,29 y 1,44. En otro ensayo similar donde se combinaron quinchoncho y maíz, los valores de RET calculados con base a la eficiencia de absorción y conversión de N, P y K indicaron ventajas de las asociaciones sobre los monocultivos independientemente de la aplicación de fertilizante (Quiroz, 1997).

RET= 1 + absorción + conversión + residual. Absorción = (1+at+aa); Conversión = (et+ea); residual = (at·et + aa·ea) 

  Estos valores de RET reflejan una tendencia similar a los obtenidos a partir de los rendimientos exclusivamente (Cuadro 3), RET menores cuando en la asociación predomina la arveja y mayores cuando ambos cultivos participan en igual proporción en la asociación.

  La eficiencia de absorción de N, P y K por ambas especies en monocultivos resultaron mayores que las combinaciones en asociación.

  A José Antonio Salas en el procesamiento de datos y análisis estadístico de los resultados y Francis Pierre y TSU Pío Rodríguez por la revisión del mismo; así como a Alexis Parra y Gil A. García por su ayuda en la recolección y ordenamiento de los datos de campo.

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