INTRODUCCIÓN

El maíz (Zea mays) es un cereal básico dentro de la seguridad alimentaria a nivel general. Junto al arroz y al trigo, son las especies gramíneas de mayor consumo a nivel mundial (^{Pérez y Sánchez, 2022}). En Ecuador, es el principal cultivo transitorio, ocupa un área de 373.587 ha y comprende el 37,12% de todas estas especies que se siembran a nivel nacional (^{Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC), 2021}). Su importancia se debe a su mayoritario uso en la agroindustria y, en menor medida, como alimento directo de la población. Bajo este panorama, se entiende el requerimiento de los procesos de investigación relacionados a esta especie para mantener y/o mejorar sus niveles de producción, especialmente en zonas que tienen restricciones edafoclimáticas para la producción normal de este cereal.

Las condiciones de suelo de total saturación hídrica para el maíz en estaciones lluviosas, especialmente en la época de floración, ocasionan una serie de efectos que van en desmedro de sus niveles de producción (^{Trujillo-Marín, Cun-González y Herrera-Puebla, 2017}). Estas condiciones anóxicas reducen el desarrollo del cultivo, el área foliar, los contenidos de materia seca y la transpiración (^{Basso et al., 2019}); consecuentemente, se genera una deficiente formación del grano y bajo rendimiento (^{Escalante, Escalante y Aguilar, 2023}; ^{Zaidi, Rafique, Rai, Singh y Srinivasan, 2004}). El exceso de humedad produce un daño directo al sistema radicular, lo que afecta la absorción de agua y nutrientes; además de producirse deficiencias de nitrógeno en el suelo por desnitrificación, afectaciones al cultivo en su capacidad fotosintética y generación de sustancias tóxicas debido a la falta de oxígeno (^{Herrera, Duarte, González y Cid, 2016; Li, Guan, Schnitkey, DeLucia y Peng, 2019}).

Un elemento fundamental para el manejo de la especie, en la época de lluvias, es el conocimiento del tiempo de drenaje o duración máxima a la que podría estar sometida en condiciones de saturación sin que su rendimiento se vea afectado sustancialmente (^{Herrera et al., 2016}). No obstante, este periodo de tiempo es un factor poco estudiado, no solamente en el maíz, sino en prácticamente todas las especies. Entre estos escasos reportes se encuentra el de ^{Cun-González et al. (2018}), quienes indican que, con 72 horas de inundación en la etapa de floración, el rendimiento del maíz se reduce en un 50%; o lo indicado por ^{Li et al. (2019}), quienes manifiestan que el rendimiento del maíz puede reducirse hasta en un 34% debido a lluvias excesivas, sin precisar el tiempo de exposición a partir del cual se ha estimado esta pérdida.

Otro aspecto unido al desconocimiento del tiempo de drenaje en el maíz es la falta de información respecto de la susceptibilidad a la inundación que presentan los materiales vegetativos que comúnmente utiliza el agricultor en las zonas maiceras de Ecuador, que tienen diferente respuesta a esta condición (^{Kaur, Zurweller, Motavalli y Nelson, 2019}). En este sentido, existe la necesidad de identificar, de entre las principales semillas de maíz que actualmente se comercializan en la zona de estudio, las que presenten una mayor resistencia a las condiciones anaeróbicas de suelos saturados, especialmente cuando esta condición ocurre en una etapa crítica como la floración (^{Alfonso-Perdomo et al., 2022}; ^{Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), 2001}).

El desconocimiento del tiempo de drenaje limita la selección, más o menos adecuada, de las lluvias de diseño para el dimensionado de las obras de evacuación de los excesos hídricos (^{Grassi, 1991}); cuya imprecisión podría incidir en un sobredimensionamiento que encarece la infraestructura y resta área de cultivo, o en el sub-dimensionamiento que no permitiría la evacuación de los excesos hídricos en el tiempo oportuno para el cultivo (^{Gavilánez, 2020}). Por ello, será fundamental definir el tiempo de drenaje del maíz para que la proyección de las obras de evacuación permita un diseño más optimizado en zonas inundables con potencial de producción; además de identificar para estas zonas, algún híbrido que ofrezca menos susceptibilidad a estas condiciones. De allí que se haya desarrollado este trabajo, que tiene como objetivo la valoración de la incidencia de varios tiempos de exposición a excesos hídricos, en la etapa de floración, sobre la producción de tres híbridos de maíz.

MATERIALES Y MÉTODOS

Este estudio fue desarrollado entre los meses de junio a septiembre del año 2022, en el cantón Simón Bolívar de la provincia del Guayas, en Ecuador; en un sitio de coordenadas UTM (17M) 676063E, 9776797N. La condición climática de la zona se define por tener, como media, una temperatura de 25,2°C,una humedad relativa del 82%, velocidad del viento de 1,2 ms^-1, heliofanía dada por 3,2 horas día^-1 de insolación y precipitación de 1.210 mm año^-1 (^{FAO, 2022}). En la zona se cultivan predominantemente especies de ciclo corto, siendo el maíz una de ellas. El suelo es de tipo arcilloso y, de acuerdo al ^{Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG, 2022)}, éste se encasilla en el orden de los Mollisoles, suborden Udolls.

Se instaló un experimento bajo un diseño de bloques completos al azar, en el cual el factor A estuvo representado por los tres híbridos más cultivados en la zona de estudio, identificados como DK-7508, EMBLEMA y ADV9313; todos con un rendimiento potencial entre 7 a 10 t ha^-1. Los tiempos de inundación, a los cuales se sometieron los híbridos indicados, constituyeron el factor B, compuesto de los niveles: 0, 24, 48 y 72 horas. Totalizando 36 unidades experimentales. Cabe indicar que los lapsos de exceso hídrico fueron aplicados en la etapa de floración, a los 60 días después de la siembra. En cada unidad experimental se sembraron seis hileras de plantas, distanciadas a 0,90 m y a 0,25 m entre ellas. A partir de estas medidas se definieron parcelas de 5,4 m de ancho y 6,0 m de longitud, con un área útil de 1,8 m x 4,0 m que delimitó 32 plantas para la evaluación de las variables de respuesta.

La irrigación se aplicó por surcos, tomando en cuenta la demanda hídrica del cultivo, cuyo método para su determinación fue el de la tina de evaporación clase A (^{Allen, Pereira, Raes y Smith, 2006}). Se empleó una fertilización base de 120 kg N ha^-1, 60 kg P₂O₅ ha^-1 y 50 kg KCl ha^-1, de acuerdo al análisis de suelo previo (bajo para amonio, medio para fósforo y potasio); adicionando la mitad del nitrógeno (N) y, la totalidad del fósforo (P₂O₅) y potasio (KCl), a los 15 después de la siembra; mientras que, la mitad restante de N, se añadió a los 50 días posteriores a la siembra. Para el control de plagas se utilizaron los insecticidas Methomyl (900 g kg^-1 de i.a.) y Benfuracarb (212 g L^-1 de i. a.), en dosis de 0,50 kg ha^-1 y 0,50 L ha^-1, respectivamente. El control de malezas se realizó de forma manual. La cosecha se llevó a cabo a los 135 días después de la siembra.

Las variables estuvieron relacionadas a la producción y se evaluaron en el periodo de cosecha. Se evaluó el tamaño (diámetro y longitud) (cm) y el peso de la mazorca (g), la relación grano/tusa, el peso de 100 granos (g) y el rendimiento (kg ha^-1); utilizando un calibrador Vernier y una balanza digital. Las valoraciones se realizaron a partir de 20 plantas que se seleccionaron aleatoriamente dentro del área útil de cada unidad experimental. Se realizó el ajuste por humedad en el peso de los granos al 14%, con la ayuda de un medidor portátil, marca KETT, modelo PM-410.

Los datos de cada variable se sometieron al análisis de varianza, bajo un esquema bi-factorial, para verificar diferencias significativas (p<0,05) entre híbridos de maíz y los tiempos de inundación; se aplicaron polinomios ortogonales para estos últimos, con el fin de establecer tendencias en el comportamiento de cada variable. En el caso del rendimiento, se generaron los respectivos modelos de regresión para representar la disminución de éste en función de los tiempos de exceso hídrico considerados. Para estos análisis se utilizaron Microsoft Excel y el software R Studio (^{R Studio Team, 2022}).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Las características físicas de la longitud y peso de la mazorca obtuvieron diferencias significativas (p<0,05), correspondiendo así a la expresividad genética de los híbridos de maíz evaluados (^{Caviedes, Carvajal-Larenas y Zambrano, 2022}); lo cual fue distinto para el caso del diámetro de la mazorca, en donde no se encontraron estas diferencias (tabla 1). Debido al balanceo en la comparación de los tres híbridos dentro del diseño experimental utilizado, se podría indicar que las diferencias detectadas atribuibles al efecto de la inundación a la que fueron sometidos cada uno de ellos en igualdad de condiciones, dependen de forma individual de sus propios caracteres genotípicos implícitos, los cuales definen aspectos fenotípicos diferentes (^{Belalia et al., 2019}). Estos, son afectados por las condiciones de exceso de humedad (^{Zaidi et al., 2004}); pues, si se observan en conjunto los efectos de interacción de las seis variables evaluadas (Tablas 1 y 2), éstos mayoritariamente resultaron no significativos (p>0,05).

En cuanto al factor inundación, su efecto presentó diferencias significativas (p<0,05) en todos los híbridos evaluados, tanto en el diámetro y la longitud, así como en el peso de las mazorcas (Tabla 1). De acuerdo con lo indicado en la tabla 3, entre los híbridos evaluados, ADV9313 fue el que experimentó la mayor reducción tanto en el diámetro como en la longitud de la mazorca (36,48% y 38,21%, respectivamente) a las 72 horas de inundación; mientras que, en el peso de la mazorca, DK-7508 fue el más afectado, con una disminución del 35,39%. Debido a que estas tres variables están inmersas en el proceso productivo de la especie, en alguna medida, la disminución de la concentración de nitrógeno, que arrastra a su vez al fósforo y al potasio (^{Goldman, Echeverría, Andrade y Uhart, 2002}), producido por procesos de desnitrificación que ocurren en suelos inundados, termina incidiendo negativamente sobre estas características de la mazorca. Esta situación también es favorecida por presencia de sustancias tóxicas que se generan en el suelo por la actividad anaeróbica presente (^{Pardos, 2004}).

Reducciones en el diámetro, la longitud y el peso de la mazorca, han sido reportados por ^{Cun-González et al. (2018}), con valores de 16,3%, 18,9% y 21,3%, respectivamente; reducciones debidas al efecto de la inundación en la etapa de floración, por un lapso de 144 horas. Considerando estas mismas variables, ^{Alfonso-Perdomo et al. (2022}), registran reducciones de 38,7%, 11,1% y 21,7% para el peso, el diámetro y la longitud de mazorca, respectivamente; también dentro de un lapso de 144 horas de inundación y en la etapa de floración. Resultados similares en la longitud de mazorca han sido reportados por ^{Caicedo-Camposano et al. (2019}), con una disminución del 18,0% en un híbrido que fue sometido a 72 horas de inundación, pero sin precisar la época de su periodo vegetativo en que se produjo dicha condición.

El efecto sobre el diámetro, la longitud y el peso de las mazorcas de maíz, debido a las condiciones de inundación, fue representado por una disminución regresiva contundente mediante una tendencia lineal negativa (Tabla 1 y figura 1), dada la magnitud de los valores del estadígrafo F de prueba registrados, que declaran un efecto altamente significativo (p<0,01). Esto es, existe una relación inversamente proporcional que involucra la reducción de estos aspectos por cada hora de inundación a la que se somete el cultivo en la etapa de floración. Estos resultados son similares a los presentados por ^{Trujillo-Marín et al. (2017}), quienes también definen una relación lineal inversa entre el tiempo de inundación (0 a 72 horas) y la producción relativa del cultivo, propiciada por el exceso hídrico del suelo. Esta última condición reduce las concentraciones de nitratos y desequilibra otros nutrientes en el suelo, mientras que en la planta limita la transpiración y la capacidad fotosintética de ésta (^{Basso et al., 2019}; ^{Pardos, 2004}); todo lo cual, termina repercutiendo en la producción de esta gramínea.

La afectación que pudieran experimentar los caracteres de producción del maíz como la relación grano/tusa, el peso de 100 granos y el rendimiento, como consecuencia de la inundación durante la etapa de floración, es un efecto independiente del tipo de material vegetativo que se utilice; es decir, no hay interacción entre estos factores (tabla 2). No obstante, se han detectado diferencias significativas en las dos últimas variables mencionadas que pueden ser atribuidas a la capacidad potencial implícita de cada material vegetativo (^{Kandel y Shrestha, 2020}); sin embargo, los efectos significativos encontrados en el factor inundación, de forma general, en las tres variables mencionadas, dejan entrever el efecto igualitario que tiene cada híbrido a los tiempos de saturación evaluados (0, 24, 48 y 72 horas). Lo último permite observar el efecto en cadena de la limitación del proceso fotosintético normal causada por la condición anaeróbica, lo que consecuentemente termina restringiendo la translocación de biomasa al grano de maíz (^{Escalante J. et al., 2023}; ^{Li et al., 2019}).

El efecto negativo causado por los periodos de inundación en los caracteres productivos del maíz como la relación grano/tusa, el peso de 100 granos y el rendimiento también pueden reflejarse mediante una tendencia lineal altamente significativa (p<0,01), cuyos efectos se observan en la tabla 2 y en la figura 1. Nótese que la relación grano/tusa es la única variable que registra una tendencia al alza, explicada por la posibilidad de que la tusa sea el elemento que experimente una mayor afectación que los granos; lo que, en alguna medida, podría avalarse debido a la correlación significativa (p<0,05) que tiene esta variable con la disminución del diámetro de la mazorca. La mayor reducción en el peso de 100 granos se registra en los híbridos DK-7508 y ADV9313, con un valor alrededor del 30% (Tabla 3); mientras que, en el rendimiento, la mayor reducción observada a las 72 horas de inundación corresponde únicamente al híbrido DK-7508, con un valor de aproximadamente 37%. Registros de reducción en el peso de 100 granos por efecto de 144 horas de inundación son publicados por ^{Alfonso-Perdomo et al. (2022}), quienes indican una variación de 18,5%; un valor menor a los observados en este trabajo y cuya explicación podría atribuirse al uso de semillas menos sensibles que los híbridos a condiciones de hipoxia generadas por la falta de oxígeno del medio (FAO, 2001), como es el caso de la variedad utilizada por parte de estos autores.

Existen reportes que manifiestan cierta supremacía en caracteres productivos de determinados híbridos como el ADV9313 sobre otros, en las zonas maiceras de Ecuador (^{Caviedes, 2019}). Esta apreciación concuerda con lo obtenido en este experimento, a pesar de que las medias indicadas en la tabla 4 se obtuvieron tomando los valores de todos los niveles del factor inundación. Puede observarse que este material vegetativo, junto al híbrido EMBLEMA, aparentemente tienen una superioridad productiva respecto del híbrido DK-7508.

La floración es una de las etapas críticas para cualquier especie, sea por déficit hídrico o por exceso de humedad, cuya repercusión está directamente ligada a la productividad de los cultivos (^{Li et al., 2019}). Cuando se trata de excesos de humedad, la reducción de la capacidad productiva de cultivos como el maíz registran una tendencia lineal a la baja, muy marcada (figura 1), lo cual ha sido corroborado por varios autores (^{Herrera et al., 2016}). En 72 horas de inundación durante la floración, las variables productivas indicadas en la figura 1 han experimentado una reducción que va desde el 19,2% al 25,5%; a excepción de la relación grano/tusa, en donde se observó un cambio positivo del 18,9%, atribuible al hecho de que condiciones saturadas podrían estar afectando negativamente en mayor proporción al peso de la tusa antes que al peso de los granos.

Figura 1 Líneas de tendencia de las variables productivas evaluadas en maíz, según el tiempo (horas) de inundación en la etapa de floración. 

La mayor susceptibilidad del híbrido de maíz DK-7508 a condiciones anaerobias, por exceso de humedad, se hace palpable mediante los modelos de regresión lineal generados entre el rendimiento y el tiempo de inundación durante la floración de entre los tres materiales vegetativos evaluados, los mismos que se detallan en la tabla 5. Nótese la mayor pendiente del modelo (-33,86) para este híbrido; mientras que, EMBLEMA y ADV9313, registran pendientes menores (-21,10 y -21,58, respectivamente). Estos resultados han permitido establecer el tiempo que cada híbrido puede soportar, durante la floración, condiciones saturadas en el suelo hasta que sus rendimientos se reduzcan un 10%; valor límite que puede ser admisible en términos económicos, de tal forma que el agricultor pueda obtener al menos la tasa mínima de retorno de su inversión (^{Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), 1988}).

CONCLUSIONES

Todos los híbridos de maíz evaluados presentaron reducciones en los índices de producción al estar sometidos bajo condiciones anaeróbicas durante 72 horas de inundación en la etapa de floración; evidenciándose una mayor susceptibilidad en el híbrido DK-7508, con una disminución aproximada del 37% en el rendimiento, frente a la disminución cercana al 19% que expresaron los híbridos EMBLEMA y ADV9313. De acuerdo al híbrido, podría adoptarse un tiempo de drenaje entre 24 y 48 horas, considerando que la producción unitaria no se afecte más allá del 10%.