Manejo tradicional e innovación tecnológica en cultivo de maíz en San José Chiapa, Puebla

Producción de biopelículas y resistencia a desinfectantes en cepas de Salmonella aisladas de nopal, agua y suelo. Biofilm production and resistance to disinfectants in Salmonella strains isolated from prickly pear, water and soil.Alfricia Adriana De los Santos Villamil, Ana María Hernández Anguiano, Carlos Alberto Eslava Campos, Patricia Landa Salgado, Gustavo Mora Aguilera y John Bernard Luchansky.

Optimización del fraccionamiento del nitrógeno en el cultivo de papa en el Valle de Toluca. Optimizing nitrogen fraction in the potato crop in the Toluca Valley.Oswaldo Ángel Rubio Cobarruvias y Mateo Armando Cadena Hinojosa.

Manejo tradicional e innovación tecnológica en cultivo de maíz en San José Chiapa, Puebla. Traditional management and technological innovation of maize in San José Chiapa, Puebla.Teresa Turiján Altamirano, Miguel Ángel Damián Huato, Benito Ramírez Valverde, José Pedro Juárez Sánchez y Néstor Estrella Chulím.

Eficiencia de la zeolita como aditivo de la urea e inoculación micorrizica en el cultivo de trigo. Efficiency of zeolite as urea additive and mycorrhizal inoculation on wheat crop.Esteban Salvador Osuna-Ceja, Andrés María-Ramírez, Roberto Paredes-Melesio, José Saúl Padilla Ramírez y Alma Delia Báez-

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Ignacio de los Ríos Carmenado. Universidad Politécnica de Madrid. España

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Javier Romero Cano. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria. España

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editores correctoresDora Ma. Sangerman-Jarquín

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editor asociadoAgustín Navarro Bravo

Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. Vol. 3, Núm. 6, 1 de noviembre - 31 de diciembre 2012. Es una publicación bimestral editada por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Progreso No. 5. Barrio de Santa Catarina, Delegación Coyoacán, D. F., México. C. P. 04010. www.inifap.gob.mx. Distribuida por el Campo Experimental Valle de México. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. Teléfono y fax: 01 595 9212681. Editora responsable: Dora Ma. Sangerman-Jarquín. Reserva de derecho al uso exclusivo: 04-2010-012512440200-102. ISSN: 2007-0934. Licitud de título. En trámite. Licitud de contenido. En trámite. Ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Domicilio de impresión: Imagen Digital. Prolongación 2 de marzo, Núm. 22. Texcoco, Estado de México. C. P. 56190. ([email protected]). La presente publicación se terminó de imprimir en diciembre de 2012, su tiraje constó de 1 000 ejemplares.

REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS

ISSN: 2007-0934

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La Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas es una publicación del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Tiene como objetivo difundir los resultados originales derivados de las investigaciones realizadas por el propio Instituto y por otros centros de investigación y enseñanza agrícola de la república mexicana y otros países. Se distribuye mediante canje, en el ámbito nacional e internacional. Los artículos de la revista se pueden reproducir total o parcialmente, siempre que se otorguen los créditos correspondientes. Los experimentos realizados puede obligar a los autores(as) a referirse a nombres comerciales de algunos productos químicos. Este hecho no implica recomendación de los productos citados; tampoco significa, en modo alguno, respaldo publicitario.

La Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas está incluida en el Índice de Revistas Mexicanas de Investigación Científica y Tecnológica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).

Indizada en: Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe (REDALyC), Biblioteca electrónica SciELO-México, The Essential Electronic Agricultural Library (TEEAL-EE. UU.), Scopus, Dialnet, Agrindex, Bibliography of Agriculture, Agrinter y Periódica.

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Portada: ayocote.

árbitros de este número

Abel Gil Muñoz. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

Artemio Cruz León. Universidad Autónoma Chapingo

Carlos Hernández García. The Ohio State University, EE.UU

David Espinosa Victoria. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

Eduardo Valencia Cantero. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Eugenio Pérez Molphe Balch. Universidad Autónoma de Aguascalientes

Héctor Samuel Villada Castillo. Universidad del Cauca, Colombia

Ibis Sepúlveda González. Universidad Autónoma Chapingo

Jesús López Elías. Universidad de Sonora

José Pedro Juárez Sánchez. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

José Luis Hernández Mendoza. Instituto Politécnico Nacional

Jorge Alberto Acosta Gallegos. INIFAP

Juan Pablo García Montealegre. Federación Nacional de Cultivadores de Cereales y Leguminosas. Colombia

Laura Delia Ortega Arenas. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas

Lissette Bustillo García. Universidad del Zulia, Venezuela

Luis Manuel Serrano Covarrubias. Universidad Autónoma Chapingo

Luis Reyes Muro. INIFAP

María del Carmen Ojeda Zacarías. Universidad Autónoma de Nuevo León

Manuel Ángel Gómez Cruz. Universidad Autónoma Chapingo

Marco Antonio Cruz Portillo. Universidad Autónoma de Tlaxcala

Nicolás Morales Carrillo. Universidad Autónoma Chapingo

Oscar Daniel Barrera Sánchez. Banco Nacional de Germoplasma Vegetal

Rita Schwentesius de Rinderman. Universidad Autónoma Chapingo

Saúl Espinosa Zaragoza. Universidad Autónoma de Chiapas

Yésica Mayett Moreno. Centro Interdisciplinario de Posgrados UPAEP

editores correctores

Dora Ma. Sangerman-JarquínAgustín Navarro Bravo


ISSN: 2007-0934



ARTÍCULOS ♦ ARTICLES

Producción de biopelículas y resistencia a desinfectantes en cepas de Salmonella aisladas de nopal, agua y suelo. ♦ Biofilm production and resistance to disinfectants in Salmonella strains isolated from prickly pear, water and soil.Alfricia Adriana De los Santos Villamil, Ana María Hernández Anguiano, Carlos Alberto Eslava Campos, Patricia Landa Salgado, Gustavo Mora Aguilera y John Bernard Luchansky.

Optimización del fraccionamiento del nitrógeno en el cultivo de papa en el Valle de Toluca. ♦ Optimizing nitrogen fraction in the potato crop in the Toluca Valley.Oswaldo Ángel Rubio Cobarruvias y Mateo Armando Cadena Hinojosa.

Manejo tradicional e innovación tecnológica en cultivo de maíz en San José Chiapa, Puebla. ♦ Traditional management and technological innovation of maize in San José Chiapa, Puebla.Teresa Turiján Altamirano, Miguel Ángel Damián Huato, Benito Ramírez Valverde, José Pedro Juárez Sánchez y Néstor Estrella Chulím.

Eficiencia de la zeolita como aditivo de la urea e inoculación micorrizica en el cultivo de trigo. ♦ Efficiency of zeolite as urea additive and mycorrhizal inoculation on wheat crop.Esteban Salvador Osuna-Ceja, Andrés María-Ramírez, Roberto Paredes-Melesio, José Saúl Padilla Ramírez y Alma Delia Báez-González.

Validación de bispiribac-sodio + clomazone, nueva alternativa de control químico de malezas en arroz de temporal. ♦ Validation of bispyribac-sodium + clomazone, new alternative to chemical weed control in rainfed rice.Valentín A. Esqueda Esquivel y Oscar Hugo Tosquy Valle.

Rendimiento del maíz de riego tratado con zeolita más fertilizantes en el estado de Guerrero. ♦ Irrigated corn yields zeolite treated plus fertilizer in the state of Guerrero.Marino González Camarillo, Noel Orlando Gómez Montiel, Jesús Muñiz Espíritu, Félix Valencia Espinosa, Dámaso Gutiérrez Guillermo y Hugo Orlando Figueroa López.

Susceptibilidad y mecanismos de resistencia a insecticidas en Bactericera cockerelli (Sulc.) en Coahuila, México. ♦ Susceptibility and resistance mechanisms to insecticides in Bactericera cockerelli (Sulc.) in Coahuila, Mexico.Miriam Desireé Dávila Medina, Ernesto Cerna Chávez, Luis Alberto Aguirre Uribe, Oswaldo García Martínez, Yisa María Ochoa Fuentes, Gabriel Gallegos Morales y Jerónimo Landeros Flores.

Rendimiento productivo y las variables ruminales de corderos alimentados con rastrojo de maíz tratado con urea. ♦ Productive performance and ruminal variables of lambs fed urea-treated maize stover.Guillermina Martínez-Trejo, Ma. Esther Ortega-Cerrilla, Luis L. Landois Palencia, Armando Pineda Osnaya y Jorge Pérez Pérez.

Desarrollo floral del maíz in vitro durante la inducción y multiplicación de brotes. ♦ Maize floral development in vitro during the induction and shoot multiplication.Mónica Beatriz López Hernández, Ma. Cristina Guadalupe López Peralta, Víctor Arturo González Hernández y Elizabeth Cárdenas Soriano.

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CONTENIDO ♦ CONTENTS

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Competitividad, eficiencia e impacto ambiental de la producción de frijol (Phaseolus vulgaris L.) en Zacatecas, México. ♦ Competitiveness, efficiency and environmental impact of the production of beans (Phaseolus vulgaris L.) on Zacatecas, Mexico.Luz E. Padilla-Bernal, Elivier Reyes-Rivas, Alfredo Lara-Herrera y Óscar Pérez-Veyna.

Sustratos orgánicos en la producción de chile pimiento morrón. ♦ Organic substrates in the production of sweet pepper.Manuel Fortis-Hernández, Pablo Preciado-Rangel, José Luis García-Hernández, Agustín Navarro Bravo, Jacob Antonio-González y José Miguel Omaña Silvestre.

Sistemas de manejo y comercialización de tamarindo (Tamarindus indica L.) en tres municipios de Veracruz. ♦ Systems management and marketing of tamarind (Tamarindus indica L.) in three municipalities of Veracruz.Juan Carlos Viveros García, Katia Angélica Figueroa Rodríguez, Felipe Gallardo López, Eliseo García Pérez, Octavio Ruiz Rosado y Francisco Hernández Rosas.

Estacionalidad de bacterias y hongos en la rizósfera de dos especies de plantas en el Valle semiárido de Zapotitlán, Puebla. ♦ Bacterial and fungal seasonality in the rhizosphere of two species of plants in the semiarid Valley of Zapotitlán, Puebla.Hilda Ventura Soto Aquino, José Alejandro Zavala Hurtado, Jesús Pérez Moreno y Sara Lucía Camargo Ricalde.

La colección INIFAP de frijol ayocote (Phaseolus coccineus L.) I. Distribución geográfica de sitios de colecta. ♦ The INIFAP collection of runner bean (Phaseolus coccineus L.) I. Geographical distribution of collection sites.Ma. Luisa Patricia Vargas Vázquez, José Socorro Muruaga Martínez, Rogelio Lépiz Ildefonso y Alfredo Pérez Guerrero.

ENSAYO ♦ ESSAY

Impacto de los biofertilizantes en la agricultura. ♦ Impact of biofertilizers in agriculture.Oscar Arath Grageda-Cabrera, Arturo Díaz-Franco, Juan José Peña-Cabriales y José Antonio Vera-Nuñez.

NOTA DE INVESTIGACIÓN ♦ INVESTIGATION NOTE

Cobertura óptima en el mercado de futuros bajo riesgo de precio y rendimiento. ♦ Optimal coverage in the futures market under price risk and yield.Isaí Guízar Mateos, Miguel A. Martínez Damián y Ramón Valdivia-Alcalá.

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CONTENIDO ♦ CONTENTS

Página

Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012 p. 1063-1074

Producción de biopelículas y resistencia a desinfectantes en cepas de Salmonella aisladas de nopal, agua y suelo*

Biofilm production and resistance to disinfectants in Salmonella strains isolated from prickly pear, water and soil

Alfricia Adriana De los Santos Villamil1, Ana María Hernández Anguiano1§, Carlos Alberto Eslava Campos2, Patricia Landa Salgado1, Gustavo Mora Aguilera1 y John Bernard Luchansky3

1Fitopatología. Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. Carretera México- Texcoco, km 36.5. C. P. 56230. Tel 01 (595) 9520200. Ext. 1610. 2Laboratorio de Investigación Básica. Departamento de Salud Pública Facultad de Medicina- UNAM. Unidad de Posgrado 1er piso. Tel. 01(555) 56220822. 3USDA/ARS/ERRC, 600 East Mermaid Lane, Wyndmoor, P. A. 19038, USA. Tel. +52(55)58045900. ([email protected]); ([email protected]) ([email protected]); ([email protected]) ([email protected]); ([email protected].). §Autora para correspondencia: [email protected].

* Recibido: diciembre de 2011

Aceptado: septiembre de 2012

Resumen

Una característica de Salmonella es su capacidad para formar biopelículas. Estas estructuras pueden convertirse en focos de contaminación en la producción de alimentos inocuos, ya que resisten tratamientos con antimicrobianos y son difíciles de remover en procedimientos normales de limpieza. Por lo anterior los objetivos del presente estudio fueron: 1) determinar la capacidad de cepas de Salmonella, aisladas de nopal verdura (10 cepas), muestras de agua (2 cepas) y suelo (3 cepas), para formar biopelículas y 2) evaluar el efecto bactericida de los desinfectantes ácido cítrico, ácido láctico e hipoclorito de sodio sobre cepas formadoras de biopelículas. Se utilizó el método de O´Toole y Kolter (1998) y placas de poliestireno (Coster®) con medio esencial mínimo con glucosa (MEM) y se determinó la densidad óptica (D.O) para estimar la producción de biopelículas. Los desinfectantes se aplicaron a placas con formación de biopelículas en MEM simple de 48 h a 37 °C. Todas las cepas registraron producción de biopelículas desde las 24 h aunque se obtuvieron diferencias significativas (Tukey α= 0.05), dependiendo del tiempo de incubación con respecto a los valores de D. O. Las cepas de suelo expresaron su capacidad más rápidamente que las de agua y nopal. El hipoclorito de

Abstract

A characteristic from Salmonella is its capacity to form biofilms. These structures can become sources of contamination in the production of safe food, as they resist treatment with antibiotics and are difficult to remove in normal cleaning procedures. Therefore the objectives of this study were: 1) determine the capacity of Salmonella strains isolated from prickly pear (10 strains), water samples (2 strains) and soil (3 strains) to form biofilms and 2) evaluate the bactericidal effect of disinfectants citric acid, lactic acid and sodium hypochlorite on biofilm-forming strains. We used the method of O'Toole and Kolter (1998) and polystyrene plates (Coster®) with minimal essential medium with glucose (MEM) and determined the optical density (OD) to estimate the production of biofilms. The disinfectants were applied to plates with biofilm formation in simple MEM 48 h at 37 °C. All strains showed biofilm production after 24 h although there were significant differences (Tukey α= 0.05), depending on the incubation time with respect to the values of OD. The soil strains expressed it’s the capacity faster than water and prickly pear. Sodium hypochlorite (200 ppm) and lactic acid (1.5 x 10-4) inhibited cell growth when applied for

Alfricia Adriana De los Santos Villamil et al.1064 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

sodio (200 ppm) y el ácido láctico (1.5 X 10-4) inhibieron el crecimiento de células cuando se aplicaron por 20 min sobre las biopelículas. Los resultados aquí obtenidos evidencian la importancia de implementar las buenas prácticas agrícolas en la producción de nopal, como estrategia para prevenir la contaminación por cepas de Salmonella formadoras de biopelículas in vivo, donde el efecto de los tratamientos con sanitizantes pudiera variar.

Palabras clave: Salmonella, biopelículas, desinfectantes, nopal.

Introducción

En México, el cultivo de nopal (Opuntia ficus-indica) ocupa una superficie promedio, a nivel nacional, de 9 318 hectáreas y como muchos otros cultivos hortofrutícolas está expuesto a contaminación por diversos microorganismos enteropatógenos, debido a las condiciones generadas durante su producción y manejo postcosecha (Hernández et al., 2009). Una característica importante de estos microorganismos es su capacidad para producir biopelículas, la que les permite adherirse y colonizar superficies bióticas y abióticas como tejido vegetal y animal, plástico, cemento y acero (Hood y Zottola, 1997; Annous et al., 2005; Vanegas et al., 2009). Por ejemplo en cilantro por Salmonella Thompson (Annous et al., 2009) y en melón Cantalupe por Salmonella sp. (Annous et al., 2005), entre otros vegetales.

Las biopelículas son comunidades de células microbianas embebidas en una matriz de exopolímeros que ellas mismas producen, como mecanismo de supervivencia y protección (Branda et al., 2005). La composición de esta matriz es variable, puede estar formada de carbohidratos, péptidos, proteínas, lípidos o una combinación de estas sustancias aunque la mayor parte del volumen la constituye el agua, la cual representa hasta 90% del contenido total (Costerton y Rodney, 2002; Lasa, 2006).

La formación de biopelículas por microorganismos representa un serio problema para los sectores industrial, de salud y de la producción de alimentos, ya que, es una fuente de contaminación microbiológica constante, debido a la dificultad para eliminarlas una vez formadas. Entre los métodos de control de las biopelículas se encuentran la utilización de desinfectantes, antibióticos, detergentes, agentes quelantes o sus combinaciones, entre otros (Scher

20 min on biofilms. The results obtained demonstrate the importance of implementing good agricultural practices in the production of prickly pear as a strategy to prevent contamination by Salmonella strains biofilms forming in vivo, where the effect of treatment with sanitizers may vary.

Key word: Salmonella, biofilms, disinfectant, prickly pear.

Introduction

In Mexico, the cultivation of prickly pear (Opuntia ficus-indica) covers an average area, nationwide, of 9318 hectares and as many other horticultural crops are exposed to contamination by various enteropathogenic microorganisms, due to the conditions generated during production and postharvest handling (Hernández et al., 2009). An important feature of these microorganisms is its capacity to produce biofilms, which allows them to adhere and colonize biotic and abiotic surfaces such as plant and animal tissue, plastic, cement and steel (Hood and Zottola, 1997; Annous et al., 2005; Vanegas et al., 2009). For example: Salmonella Thompson in cilantro (Annous et al., 2009) and Salmonella sp. in cantaloupe (Annous et al., 2005), among other vegetables.

Biofilms are communities of microbial cells embedded in a matrix of exopolymers they produce, as a survival mechanism and protection (Branda et al., 2005). The composition of this matrix is variable, can consist of carbohydrates, peptides, proteins, lipids or a combination of these substances although most of the volume is water, which accounts for up to 90% of the total content (Costerton and Rodney 2002, Lasa, 2006).

Biofilm formation by microorganisms is a serious problem for the industrial, health and food production, sector since it is a constant source of microbiological contamination due to the difficulty to remove once formed. Methods of control for biofilms are the use of disinfectants, antibiotics, detergents, chelating agents or its combination, among others (Scher et al., 2005). Costerton and Rodney (2002) report that for the sanitizer to take effect on cells, it must react first with the polysaccharides of the biofilm, with the risk of oxidation when entering in contact with these compounds and lose their effectiveness (Sapers, 2003) . Moreover, Kumar and Anand (1998) indicate that, after

Producción de biopelículas y resistencia a desinfectantes en cepas de Salmonella aisladas de nopal, agua y suelo 1065

et al., 2005). Costerton y Rodney (2002) reportan que para que el desinfectante tenga efecto sobre las células, este debe reaccionar primero con los polisacáridos de la biopelicula; con el riesgo de oxidarse al entrar en contacto con estos compuestos y perder su efectividad (Sapers, 2003). Por otra parte, Kumar y Anand (1998) indican que, después de un tratamiento con biocida, las células bacterianas pueden incrementar la producción de exopolimeros, como respuesta de defensa, dejando sin efectividad al producto.

Por lo expuesto anteriormente y debido a que durante un análisis sobre la pureza de cepas de Salmonella en Agar Soya Tripticaseina (AST) se observó la presencia de colonias rugosas, característica indicadora de formación de biopelículas, los objetivos de este estudio fueron evaluar la capacidad de cepas de Salmonella aisladas de nopal verdura fresco y muestras de agua y suelo de uso agrícola, para formar biopelículas y determinar la sensibilidad de estas a desinfectantes orgánicos e inorgánicos, con fines de prevención y control. La hipótesis es que las cepas de Salmonella asociadas a nopal verdura tienen la capacidad de formar biopelículas, lo que les confiere una mayor resistencia a los desinfectantes.

Metodología

Cepas bacterianas

En este estudio se analizaron 15 cepas de Salmonella, todas, excepto una, correspondientes a Salmonella entérica serotipo Typhimurium (S. typhimurium) y a Salmonella entérica serotipo Javiana (S. javiana), aisladas de nopal verdura (10 cepas), muestras de agua (2 cepas) y suelo de uso agrícola (3 cepas) de una zona productora de nopal en Tlalnepantla, Morelos, México, en 2006 (Cuadro 1). Como testigos se utilizaron las cepas de Escherichia coli O44:H18 y S. typhimurium Copenhague 4,12:I 12, obtenidas de una colección del Laboratorio de Investigación Básica del Departamento de Salud Pública, de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Morfología de colonias

Las cepas individuales de Salmonella se desarrollaron en AST e incubaron a 37 oC por 24 h y, posteriormente, a temperatura ambiente por 38 días. Se registró el tipo

treatment with a biocide, bacterial cells can increase the production of exopolymers as defense response, leaving the product ineffective.

For the above and because during an analysis of the purity of strains of Salmonella in Tripticase Soy Agar (TSA) showed the presence of rough colonies, a characteristic indicator of biofilm formation, the objectives of this study were to evaluate the ability of Salmonella strains isolated from prickly pear and fresh water samples and soil for agricultural use, to form biofilms and to determine the sensitivity of these organic and inorganic disinfectant, for prevention and control. The hypothesis is that strains of Salmonella associated with prickly pear have the ability to form biofilms, which gives them greater resistance to disinfectants.

Methodology

Bacterial strains

In this study, there were examined 15 strains of Salmonella, all but one, for Salmonella enterica serotype Typhimurium (S. typhimurium) and Salmonella enterica serotype Javiana (S. javiana), isolated from prickly pear (10 strains), water samples (2 strains) and soil for agricultural use (3 strains) of a production area of prickly pear in Tlalnepantla, Morelos, Mexico in 2006 (Table 1). As controls were used strains of Escherichia coli O44: H18 and S. typhimurium Copenhagen. 4.12: I 12, taken from a collection of Basic Research Laboratory, from the Department of Public Health, Faculty of Medicine, of the Universidad Nacional Autónoma de Mexico (National Autonomous University of Mexico, UNAM).

Colony morphology

Individual Salmonella strains were developed in TSA and incubated at 37 oC for 24 h thereafter at room temperature for 38 days. We recorded the type of growth, coloration and formation of micro channels (extracellular matrix) of the colonies. This Last is to correlate with the capacity to form biofilms in vitro (Malcova et al., 2008).

Capacity to form biofilms

Biofilm formation was analyzed by the method of O'Toole and Kolter (1998), with some modifications. On polystyrene plates (Coster ®) of 24 wells, with minimal essential medium


de crecimiento, coloración y formación de microcanales (matriz extracelular) de las colonias. Esto último para correlacionarlo con la capacidad de formación de biopelículas in vitro (Malcova et al., 2008).

Capacidad para formar biopelículas

La formación de biopelículas se analizó por el método de O´Toole y Kolter (1998), con algunas modificaciones. En placas de poliestireno (Coster®) de 24 pozos, con medio esencial mínimo con glucosa, se depositaron 50 μL de suspensión bacteriana ajustada a una densidad de 1 en la escala de McFarland (3 x 108 UFC/mL) en solución salina a 0.85%. Después de incubarse a 37 ºC por 24, 48 y 72 h, se retiró la suspensión y los pozos se lavaron enérgicamente con agua destilada estéril (el lavado se repitió dos veces). A cada pozo se le agregaron 950 μL de cristal violeta a 1% y después de 20 min de reposo se eliminó el colorante y se lavó con agua destilada estéril. Se agregó 1.0 mL de etanol al 96% por pozo y el sobrenadante se transfirió a una celda para medir la densidad óptica (D. O), a 570 nm en un espectrofotómetro Spectronic® (Genesys 2). La prueba se repitió tres veces, cada una con dos repeticiones.

La D. O registrada se tomó como referencia para clasificar las cepas en las categorías de: no productora de biopelícula y productora de biopelícula (débil, moderada o fuerte)

with glucose, were placed 50 µL of bacterial suspension adjusted to a density of 1 on the McFarland scale (3 x 108 CFU / mL) in saline solution to 0.85 %. After incubating at 37 °C for 24, 48 and 72 h, the suspension was removed and the wells were washed thoroughly with sterile distilled water (washing was repeated twice). To each well were added to 950 µL of 1% crystal violet and after 20 min rest dye was removed and washed with sterile distilled water. Was added 1 mL of 96% ethanol per well and the supernatant was transferred to a cell for measuring the optical density (OD) at 570 nm in a Spectronic®

spectrophotometer (Genesys 2). The test was repeated three times, each with two replicates.

The OD recorded was taken as reference to classify the strains in the following categories: no biofilm production and biofilm production (weak, moderate or strong) (Stepanovic et al., 2004). For this, we defined the limit of OD (ODL), which was established as three times the standard deviation above the mean of the negative control (S. typhimurium Copenhagen 4.12: I 12). Thus, the strains were categorized as follows:

OD ≤ ODL= no biofilm producer (0)

ODL <OD ≤ (2 x ODL)= weak biofilm producer (+)

(2 x ODL) <OD ≤ (4 x ODL)= moderate biofilm producer (+ +)

(4 x ODL) <OD= strong biofilm producer (+ + +)

Sensitivity of Salmonella biofilms to organic and inorganic disinfectants

Strains selected from prickly pear were N18, A8 from water and S1from soil for agricultural use, defined as producing strong biofilm, to determine the susceptibility of these strains to citric and lactic acids (organic), and sodium hypochlorite (inorganic), at concentrations recommended for surface disinfection of fruits and vegetables (Sapers, 2003). Lactic acid was used at 1.5 x 10-4, citric acid to 1 x 10-4 and sodium hypochlorite at 200 ppm; as control sterile distilled water was used.

The disinfectants were applied to polystyrene plates (Coster ®) with biofilm formation in simple MEM for 48 h and incubated at 37 °C. Prior to treatment, the suspension MEM was retired with a Pasteur pipette and each well was washed three times with sterile distilled water. Next, 1 mL of

Fuente Clave cepa

Especies de Salmonella

1. Nopal verdura (N) N3 Salmonella sp.N4 S. javianaN7 S. typhimuriumN8 S. javianaN10 S. javianaN12 S. typhimurium N13 S. typhimuriumN14 S. javianaN17 S. typhimuriumN18 S. typhimurium

2. Agua (A) A3 S. typhimuriumA8 S. typhimurium

3. Suelo (S) S1 S. javianaS4 S. javianaS8 S. javiana

Fuente: Hernández et al., 2009.

Cuadro 1. Relación de cepas de Salmonella analizadas en este estudio.

Table 1. List of Salmonella strains analyzed in this study.


(Stepanovic et al., 2004). Para esto, se definió el límite de la D. O (D. OL), la cual se estableció como tres veces la desviación estándar arriba de la media del testigo negativo (S. typhimurium Copenhague 4,12: I 12). De esta manera, las cepas se clasificaron como sigue:

D. O ≤ D.OL= no productora de biopelícula (0)

D. OL <D.O ≤ (2 x D.OL)= productora débil de biopelícula (+)

(2 x D. OL) < D. O ≤ (4 x D.OL)= productora moderada de biopelícula (++)

(4 x D. OL) < D.O= productora fuerte de biopelícula (+++)

Sensibilidad de biopelículas de Salmonella a desinfectantes orgánicos e inorgánicos

Se seleccionaron las cepas N18 de nopal verdura, A8 de agua y S1 de suelo de uso agrícola, definidas como productoras fuertes de biopelículas, para conocer la sensibilidad de estas cepas a los ácidos cítrico y láctico (orgánicos), así como al hipoclorito de sodio (inorgánico), a las concentraciones recomendadas para la desinfección superficial de frutas y hortalizas frescas (Sapers, 2003). El ácido láctico se utilizó a 1.5 X 10-4, el ácido cítrico a 1 X 10-4 y el hipoclorito de sodio a 200 ppm; como control se utilizó agua destilada estéril.

Los desinfectantes se aplicaron a placas de poliestireno (Coster®) con formación de biopelículas en MEN simple de 48 h e incubadas a 37 °C. Previo al tratamiento, la suspensión MEN se retiró con una pipeta Pasteur y cada pozo se lavó tres veces con agua destilada estéril. Enseguida, se depositó 1 mL de desinfectante por pozo y se dejó reposar por 20 min. Transcurrido ese tiempo, se retiró el desinfectante con una pipeta Pasteur y cada pozo se enjuagó con agua destilada estéril.

Para recuperar y cuantificar las células viables, en cada pozo se depositó 1 mL de CST y se incubó a 37 °C, por 24 h, sin agitación en oscuridad. Transcurrida la incubación, se tomaron 100 µL de cada suspensión bacteriana y se depositaron en tubos Eppendorf (1 mL) con 900 µL de agua peptonada amortiguada (DIFCOTM) a 0.1%, previamente esterilizados. Después de agitarse, se tomaron 100 µL para hacer diluciones seriadas (de 10-1 a 10-6). De cada dilución se tomaron muestras y se sembraron en cajas Petri con AST, por la técnica de la gota (Pérez et al., 2002), y

disinfectant was deposited per well and left to rest for 20 min. After this time, the disinfectant was removed with a Pasteur pipette and each well was rinsed with sterile distilled water.

To recover and quantifying viable cells in each well was placed 1 mL of CST and incubated at 37 ° C for 24 h without agitation in the dark. Elapsed incubation took 100µ L of each bacterial suspension and placed in Eppendorf tubes (1 mL) with 900 µL of buffered peptone water (DIFCOTM) to 0.1% previously sterilized. After stirring, 100 µL were taken for serial dilutions (10-1 to 10-6). Each dilution was sampled and seeded in Petri dishes with TSA, by the technique of drop (Pérez et al., 2002), and incubated at 37 °C for 18 h. there were counted only those cases with development of separate colonies under a light with microscope.

Results and discussion

Extracellular matrix formation by Salmonella strains

The results show the presence of different behaviors, one of which corresponds to an increase in colony shape of micro channels and another smooth without micro channels. The type of morphology with micro channel forming bacteria is related to extracellular matrix of a typical biofilm (Malcova et al., 2008). The strains that showed this type of well-defined shape were A8, S8, N3, N12, N13, N17 and N18 (Figure 1). Jonas et al. (2007) mentioned that this type of growth characteristic may be due to the production of curly, fiber secreted by Salmonella that has the function of adhesion to surfaces, cell aggregation and environmental resistance. These fibrillar structures of curly together with cellulose and other polysaccharides unite to form a visible extracellular matrix (Branda et al., 2005). In contrast, the morphology of the colonies of strains A3, S1, S4, N4, N7, N8, N10 and N14 were found smooth, without the micro channels characteristic of the strains which secrete exopolysaccharides (Figure 1).

The results agree with those reported by Malcova et al. (2008), who compared the colony morphology of Salmonella typhimurium with electron microscopy, absorbance measurements and ELLA (Enzyme-Linked Assay Lectinsorbent) and assessed type of morphology (micro channels) of the bacteria but in Congo red agar. These authors point out, based on their results, in the absence of production of curly and cellulose fibers, bacterial


se incubaron a 37 °C, por 18 h. Se contaron únicamente aquellas cajas con desarrollo de colonias separadas bajo una lupa con luz.

Resultados y discusión

Formación de matriz extracelular por cepas de Salmonella

Los resultados obtenidos muestran la presencia de diferentes comportamientos, uno de los cuales corresponde a un crecimiento de colonia con forma de microcanales y otro liso sin microcanales. El tipo de morfología con microcanales está relacionado con bacterias formadoras de una matriz extracelular típica de biopelículas (Malcova et al., 2008). Las cepas que mostraron este tipo de forma bien definida fueron A8, S8, N3, N12, N13, N17 y N18 (Figura 1). Jonas et al. (2007) mencionan que este tipo de crecimiento característico, puede deberse a la producción de curli, fibra secretada por Salmonella que tiene la función de adhesión a superficies, agregación celular y resistencia ambiental. Estas estructuras fibrilares de curli, junto con celulosa y otros polisacáridos, se unen para formar una matriz extracelular visible (Branda et al., 2005). En contraste, la morfología de las colonias de las cepas A3, S1, S4, N4, N7, N8, N10 y N14 se encontró lisa, sin los microcanales característicos de las cepas que secretan exopolisacáridos (Figura 1).

Los resultados obtenidos concuerdan con los reportados por Malcova y colaboradores (2008), quienes compararon la morfología de las colonias de Salmonella typhimurium con microscopia electrónica, mediciones de absorbancia y ELLA (por sus siglas en inglés, Enzyme-Linked Lectinsorbent Assay) y evaluaron el tipo de morfología (microcanales) de la bacteria pero en medio agar rojo congo. Dichos autores señalan, con base en sus resultados, que en ausencia de producción de fibras de curli y celulosa, las células bacterianas pueden mantener su capacidad de formar biopelículas con la sobreproducción de polisacáridos capsulares (componente de biopelículas de Salmonella). Considerando lo anterior las ocho cepas de Salmonella que registraron colonias planas sin microcanales pueden también calificarse como productoras de biopeliculas en AST e incubadas en condiciones ambientales por 38 días (Figura1).

cells can maintain their capacity to form biofilms with the overproduction of capsular polysaccharides (biofilm component of Salmonella). Considering the earlier eight Salmonella strains that showed flat colonies without micro channels can also be described as producing biofilms in TSA and incubated at ambient conditions for 38 days (Figure 1).

Capacity to form biofilms

All strains of Salmonella tested showed ability to form biofilms after 24 h of incubation, according to the recorded values of OD at 570 nm (Table 1). However, significant differences were observed between the ability of the strains (Tukey α= 0.05), depending on the incubation times, with

Figura 1. Comparación morfológica de colonias de Salmonella aisladas de nopal (N), agua (A) y suelo (S), en AST e incubadas a 37 °C por 24 h y posteriormente a temperatura ambiente por 38 días. Colonias con crecimiento tipo microcanal se indican con flecha roja.

Figure 1. Morphological comparison of isolated colonies of Salmonella from prickly pear (N), water (A) and ground (S), in TSA and incubated at 37 °C for 24 h thereafter at room temperature for 38 days. Micro channel-like growth colonies are indicated by red arrow.

S1

N3

N8

N13

N18

S4

N4

N10

N14

A3

S8

N7

N12

N17

A8


Capacidad para formar biopelículas

Todas las cepas de Salmonella analizadas mostraron capacidad de formar biopelículas desde las 24 h de incubación, de acuerdo a los valores registrados de D.O a 570 nm (Cuadro 1). Sin embargo, se observaron diferencias significativas entre la capacidad de las cepas (Tukey α= 0.05), dependiendo de los tiempos de incubación, con respecto a los valores de absorbancia. Los resultados indicaron que las cepas procedentes de suelo expresan su capacidad de adhesión más rápidamente que las cepas de agua y nopal (Figura 2). Las cepas que mostraron valores de absorbancia mayores fueron el testigo positivo, con 0.694 (E. coli O:44 H:18), seguido por las cepas S1, S8 y S4 con 0.217, 0.188 y 0.178, respectivamente; en tanto que las cepas N13 y N17 registraron valores bajos de absorbancia, con 0.053 y 0.056, respectivamente (Cuadro 1).

Asimismo, las cepas A3 y A8, procedentes de agua, mostraron un comportamiento similar al de las cepas de suelo pero sin mostrar diferencias significativas (Tukey, α= 0.05) entre sus valores (Figura 2A). Con respecto a las cepas provenientes de nopal, la cepa N8 registró el valor promedio de absorbancia más alto (0.184), seguido de las cepas N14 y N18 (0.149 y 0.161 respectivamente) (Figura 2A). En tanto que las cepas N3, N4, N7, N10, N12 y N14 registraron valores intermedios similares estadísticamente desde las 24 h. En contraste, las cepas N13 y N17 presentaron los valores de absorbancia más bajos (0.053 y 0.056, respectivamente) de todas las cepas de nopal (Figura 2A).

También se observó que la intensidad de las lecturas se incrementa con el transcurso de las horas; los valores de absorbancia más altos se registraron en 48 y 72 h. Por ejemplo, algunas cepas mostraron un aumento en los valores de densidad óptica (indirectamente, un incremento en la producción de biopelículas) con el transcurso de las horas, tal es el caso de las cepas N7 y N8, aisladas de nopal; A3 y A8, de agua; y, S1 y S4, de suelo.

Éstas cepas presentaron una fuerte producción de biopelículas desde las 24 h (Cuadro 2), no obstante, los valores más altos de absorbancia se registraron a las 72 h (Figura 2A). Scher et al. (2005) mencionan que Salmonella tiene la capacidad de formar biopelículas, independientemente de su origen (alimentos y animales, entre otros) cuya formación puede hacer resistir a la bacteria condiciones variantes del medio ambiente y constituirse en un riesgo cuando productos como el nopal se consumen frescos (Costerton y Rodney, 2002; Hernández et al., 2009).

respect to the absorbance values. The results indicated that strains from soil expressed their adhesion capacity more rapidly than water and prickly pear strains (Figure 2). Strains which showed higher absorbance values were the positive control, with 0.694 (E. coli O: 44 H, 18), followed by strains S1, S8 and S4 with 0.217, 0.188 and 0.178, respectively while the strains N13 and N17 showed low values of absorbance, with 0,053 and 0,056, respectively (Table 1).

Furthermore, the strains A3 and A8, from water, showed a behavior similar to soil strains but no differences were significant (Tukey, α= 0.05) between their values (Figure

Figura 2. Valores promedio de absorbancia del sobrenadante etanólico de cepas de Salmonella registrados cada 24 h (A) y el promedio general de esos valores durante 72 h (B) T (-): S. typhimurium Copenhague 4, 12: I 12; T (+): E. coli O44:H18. Las barras en A representan la desviación estándar.

Figure 2. Mean values of absorbance of the ethanolic supernatant of Salmonella strains recorded every 24 h (A) and the overall average of these values for 72 h (B) T (-): S. typhimurium Copenhagen 4, 12: I 12; T (+): E. coli O44: H18. The bars in A represent the standard deviation.

Den

sida

d óp

tica (

570

mm

)

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0T- T+ A3 A8 S1 S4 S8 N3 N4 N7 N8 N10 N12 N13 N14 N17 N18

Cepas

A

0.80

0.70

0.60

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0

Den

sida

d óp

tica (

570

mm

)

T(+) S1 S8 S4 A3 A8 N8 N18 N14 N3 N4 N10 N12 N7 N17 N13 T(-)

Cepas

B

24 h 48 h 75 h


Algunas cepas de nopal, como N4, N12, N14, N17 y N18, presentaron una fuerte producción de biopelículas a las 24 h, pero esta disminuyó a las 48 h, ubicando a estas cepas dentro de la clasificación de moderadas productoras de biopelículas; no obstante, a las 72 h nuevamente registraron una fuerte producción (Figura1A). La formación de biopelículas in vitro es un evento muy complejo relacionado con diferentes factores físicos y químicos, como la composición del medio, la temperatura, el pH, los niveles de oxígeno (Hostacka et al., 2010), y los cambios dentro de las mismas cepas (Malcova et al., 2008), entre otros. Cuadro 3.

Testigo -: S. typhimurium Copenhague 4,12: I 12; Testigo+: E. coli O44:H18. Cada valor representa el promedio de cuatro repeticiones.

Donde: 0, no productora; +, productora débil, ++, productora moderada; y +++, productora fuerte. La producción de microcanales se registró en AST a 37 oC

2A). With regard to strains from prickly pear N8 strain showed the average absorbance value higher (0.184), followed by strains N14 and N18 (0.149 and 0.161 respectively) (Figure 2A). While strains N3, N4, N7, N10, N12 and N14 registered statistically similar intermediate values after 24 h; in contrast, N13 and N17 strains exhibited the lowest absorbance values (0.053 and 0.056, respectively) of all strains of prickly pear (Figure 2A).

Also observed that the intensity of the reading is increased with the lapse of hours, the absorbance values was highest at 48 and 72 h. For example, some strains showed an increase in the values of optical density (indirectly, an increase in the production of biofilms) in the course of hours, as in the case of N7 and N8 strains isolated from prickly pear, A3 and A8 from water, and S1, S4 from soil.

These strains showed a strong biofilm production after 24 h (Table 2), however, higher values of absorbance were recorded at 72 h (Figure 2A). Scher et al. (2005) mentioned that Salmonella has the ability to form biofilms, regardless of their origin (food and animals, etc.) whose formation can resist bacteria varying conditions of the environment and constitute a risk when products are consumed as the prickly pear fresh (Costerton and Rodney, 2002, Hernández et al., 2009).

Where: 0, no producer; +, producing weak, + +, producing moderate and + + +, strong producer. Production of micro channels was recorded in TSA at 37 oC for 24 h, thereafter at room temperature for 38 days. Each value represents the average of three replicates.

Some strains of prickly pear, as N4, N12, N14, N17 and N18, showed a strong biofilm production at 24 h, but this decreased at 48 h, placing these strains within the classification of moderate biofilm producers, nevertheless, at 72 h again showed a strong production (Figura1A). Biofilm formation in vitro is a complex event related to different physical and chemical factors such as medium composition, temperature, pH, oxygen levels (Hostacka et al., 2010), and changes within the same strains (Malcova et al., 2008) among other, Table 3.

Sensitivity of Salmonella biofilms to organic and inorganic disinfectants

This trial included strains A8, S1 and N18, having been recorded within the category of strong biofilm producers, from 24 h (Table 3). The results obtained with

Cuadro 2. Valores de absorbancia de sobrenadante etanolico de cepas de Salmonella colectadas en Tlalnepantla, Morelos, en junio de 2006.

Table 2. Classification of strains of Salmonella according to their ability to produce biofilms and to form micro channels

Cepa* Tiempo de incubación (h) Promedio

24 48 72Testigo - 0.014 0.016 0.024 0.016Testigo + 0.688 0.662 0.727 0.694

A3 0.105 0.165 0.205 0.158A8 0.138 0.156 0.173 0.156S1 0.169 0.231 0.265 0.217S4 0.136 0.189 0.213 0.179S8 0.163 0.208 0.208 0.188N3 0.154 0.134 0.132 0.143N4 0.101 0.093 0.123 0.103N7 0.069 0.074 0.096 0.077N8 0.145 0.183 0.219 0.184N10 0.094 0.091 0.109 0.095N12 0.097 0.086 0.102 0.093N13 0.050 0.042 0.074 0.053N14 0.144 0.096 0.202 0.149N17 0.068 0.026 0.076 0.056N18 0.134 0.128 0.214 0.161


por 24 h y posteriormente a temperatura ambiente por 38 días. Cada valor representa el promedio de tres repeticiones.

Sensibilidad de biopelículas de Salmonella a desinfectantes orgánicos e inorgánicos

En este ensayo se incluyeron las cepas A8, S1 y N18, por haber sido registradas dentro de la categoría de productoras fuertes de biopelículas, desde las 24 h (Cuadro 3). Los resultados obtenidos con los desinfectantes solubilizados en agua destilada muestran que solo los tratamientos con hipoclorito de sodio (200 ppm), y el ácido láctico (1.5 X 10-4 ppm) aplicados por 20 min sobre las biopelículas, inhibieron significativamente el crecimiento de las tres cepas de Salmonella (Figura 3). Lo anterior coincide con Joseph y colaboradores (2001) quienes reportaron que el hipoclorito de sodio a 100 ppm, aplicado por 20 min, sobre biopelículas inhibe el crecimiento de células de Salmonella.

El mecanismo del cloro para inhibir microrganismos puede ser el resultado de varios factores: oxidación de enzimas sulfhídrilo y aminoácidos; pérdida del contenido intracelular;

the disinfectant solubilized in distilled water treatments show that only sodium hypochlorite (200 ppm), and lactic acid (1.5 x 10-4 ppm) applied for 20 min on biofilms, significantly inhibited the growth of three Salmonella strains (Figure 3). This coincides with Joseph and colleagues (2001) who reported that sodium hypochlorite at 100 ppm, applied for 20 min, on biofilms inhibited the growth of Salmonella cells.

The mechanism of chlorine to inhibit microorganisms can be the result of several factors: oxidation of sulfhydryl and amino enzymes, loss of intracellular contents, decrease of nutrient uptake, inhibition of protein synthesis, decrease in oxygen uptake, oxidation of respiratory components, decreased production of adenosine triphosphate, DNA breakage and suppression of DNA synthesis (Rutala et al., 2008). However, the results contrast with those obtained by Rupasinghe et al. (2006) who reported a decrease of 4 log, when assessing the efficacy of lactic acid (1.5%) combined with peroxyacetic acid (80 ppm) in apples inoculated with Salmonella Newport.

Moreover the trial with citric acid showed no inhibition of growth of adherent cells of strains A8, S1 and N18, since these remained viable, showing similar counts to those obtained with the control (Figure 3). Previously Zhuang et al. (1996) reported that citric acid at 0.2%, has no inhibitory effect on Salmonella montevideo on tomatoes.

Cuadro 3. Clasificación de cepas de Salmonella de acuerdo a su capacidad de producir biopelículas y formar microcanales.

Table 3. Absorbance values of ethanolic supernatant of Salmonella strains collected in Tlalnepantla, Morelos, in June 2006.

Cepa Tiempo de incubación (h)

Producción de microcanales

24 48 72T- 0 0 0 -T+ +++ +++ +++ -A3 +++ +++ +++ NoA8 +++ +++ +++ SiS1 +++ +++ +++ NoS4 +++ +++ +++ NoS8 +++ +++ +++ SiN3 +++ +++ +++ SiN4 +++ +++ +++ NoN7 +++ +++ +++ NoN8 +++ +++ +++ NoN10 +++ +++ +++ NoN12 +++ +++ +++ SiN13 +++ +++ +++ SiN14 +++ +++ +++ NoN17 +++ ++ +++ SiN18 +++ +++ +++ Si

Figura 3. Efecto de desinfectantes orgánicos e inorgánicos en la viabilidad de biopéliculas de cepas A8, S1 y N18de Salmonella de 48 h de crecimiento a 37 °C. Donde: T-: S. typhimurium Copenhague 4,12: I: 1, 2; T+: E. coli.

Figure 3. Effect of organic and inorganic disinfectants on the viability of biofilms of strains A8, S1 and N18 of Salmonella of 48 h growth at 37 °C. Where: T-: S. typhimurium Copenhagen 4.12: I: 1, 2, T + E. coli.

15

10

5

0

Log 1

0

T- T+ A8 S1 N18Cepas

Testigo (H2O)Ac. CitrícoCloroAc. Láctico


disminución de la toma de nutrientes; inhibición de la síntesis de proteínas, decrecimiento en la toma de oxígeno; oxidación de componentes respiratorios; disminución en la producción de adenosín trifosfato, rompimiento del DNA y represión de la síntesis de DNA (Rutala, et al., 2008). Sin embargo, los resultados contrastan con los obtenidos por Rupasinghe y colaboradores (2006) quienes reportaron una disminución de 4 log, cuando evaluaron la eficacia del ácido láctico (1.5%) combinado con el ácido peroxiacético (80 ppm) en manzanas inoculadas con Salmonella Newport.

Por otra parte el ensayo con ácido cítrico no mostró inhibición del crecimiento de las células adheridas de las cepas A8, S1 y N18, ya que estas se mantuvieron viables, mostrando cuentas similares a las obtenidas con el testigo (Figuras 3). Previamente Zhuang et al. (1996), reportaron que el ácido cítrico a 0.2% carece de efecto inhibitorio pero sobre Salmonella montevideo en tomate.

Los resultados obtenidos con los desinfectantes orgánicos e inorgánicos evidencian la importancia de implementar las buenas prácticas agrícolas en la producción de nopal verdura, como estrategia para prevenir la contaminación por cepas de Salmonella formadoras de biopelículas in vivo, donde el efecto de los tratamientos con sanitizantes pudiera variar.

Aun cuando los ácidos orgánicos, en este caso ácido cítrico y ácido láctico, registraron valores de pH cercanos (1.8 y 1.7, respectivamente), su acción inhibitoria puede depender también de otros factores como la constante de disociación del mismo y su concentración (Ita y Hutkins, 1991; Buchanan et al., 1993). Se ha reportado que el ácido láctico puede tener dos mecanismos posibles de acción antimicrobiana: una es su habilidad para atravesar la membrana celular, en esta disociación del ácido en la célula, acidifica el interior de la misma, y la otra, es su habilidad específica para reducir la actividad acuosa (Rupasinghe et al., 2006).

Conclusiones

Las cepas de Salmonella N4, N7, N8, N10, N12, N13, N14, N17, N18, A3, A8, S1, S4 y S8, aisladas de cladodios de nopal verdura (N), agua (A) y suelo (S) de uso agrícola de la región de Tlalnepantla Morelos, tienen capacidad de formar biopelículas.

The results obtained with organic and inorganic disinfectants show the importance of implementing good agricultural practices in the production of prickly pear as a strategy to prevent contamination by Salmonella biofilms forming in vivo, where the effect of sanitizing treatments could vary.

Even when the organic acids, in this case citric acid and lactic acid, registered pH values near to (1.8 and 1.7, respectively), its inhibitory action may also depend on other factors such as the constant dissociation and its concentration (Ita and Hutkins, 1991, Buchanan et al., 1993). It has been reported that lactic acid may have two possible mechanisms of antimicrobial action: one is the ability to cross the cell membrane, in this dissociation of the acid in the cell, acidified inside the same, and the other is the specific ability to reduce water activity (Rupasinghe et al., 2006).

Conclusions

Salmonella strains N4, N7, N8, N10, N12, N13, N14, N17, N18, A3, A8, S1, S4 and S8, isolated from prickly pear cladodes (N), water (A) and soil (S) for agricultural use in the region of Tlalnepantla, Morelos have the ability to form biofilms.

Strains S1, S4, S8 A3 soil and water had the highest forming capacity of biofilms.

Strains S1, S4 and S8 of soil express adhesion capability faster than water strains A3 and A8 and N4, N7, N8, N10, N12, N13, N14, N17, N18 of prickly pear..

Lactic acid to 1.5 x 10-4 and sodium hypochlorite at 200 ppm, dissolved in water, significantly inhibited the growth of strains A8, S1 and N8 of Salmonella, when applied for 20 min to polystyrene plates with formation of biofilms of these strains.

Citric acid to 1 x 10-4 ppm had no inhibitory effect on strains A8, S1 and N8 of Salmonella when applied for 20 min to polystyrene plates with biofilm formation in these strains.

End of the English version


Las cepas S1, S4, S8 de suelo y A3 de agua tuvieron la mayor capacidad formativa de biopelículas.

Las cepas S1, S4 y S8 de suelo expresan su capacidad de adhesión más rápidamente que las cepas de agua A3 y A8 y que N4, N7, N8, N10, N12, N13, N14, N17, N18 de nopal.

El ácido láctico a 1.5 X 10-4 y el hipoclorito de sodio a 200 ppm, disueltos en agua, inhibieron significativamente el crecimiento de las cepas A8, S1 y N8 de Salmonella, cuando se aplicaron por 20 min a placas de poliestireno con formación de biopelículas de éstas cepas.

El ácido cítrico a 1 X 10-4 ppm no tuvo efecto inhibitorio sobre las cepas A8, S1 y N8 de Samonella cuando se aplicó por 20 min a placas de poliestireno con formación de biopelículas de estas cepas.

Agradecimientos

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y al Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas (CP), por la beca número 214675 otorgada a la primera autora durante sus estudios de maestría.

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Optimización del fraccionamiento del nitrógeno en el cultivo de papa en el Valle de Toluca*

Optimizing nitrogen fraction in the potato crop in the Toluca Valley

Oswaldo Ángel Rubio Cobarruvias1§ y Mateo Armando Cadena Hinojosa2

1Programa de papa. Sitito Experimental Metepec, INIFAP. Conjunto SEDRAGRO s7n, Metepec, Estado de México, C. P. 52140. Tel. 01 722 32 00 89. 2 Investigador hasta 2011. Campo Experimental Valle de México, INIFAP, km 13.5. Carretera Los Reyes-Texcoco, Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. Tel. 01 595 92 1 27 38. Ext. 191. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].

* Recibido: febrero de 2011

Aceptado: agosto de 2012

Resumen

La forma más conveniente de fraccionar el fertilizante nitrogenado varía de acuerdo al tipo de suelo, manejo del cultivo y a las condiciones climáticas. El objetivo del presente trabajo fue determinar la mejor forma de fraccionar el nitrógeno en el cultivo de papa en el Valle de Toluca, bajo condiciones de temporal. En 2006 se estableció un experimento en el que se probaron tres dosis de nitrógeno (100, 200 y 300 kg N ha-1) fraccionadas en 1, 2 y 4 partes que se aplicaron a la siembra, 18, 34 y 47 días después de la emergencia de las plantas (DDE). Además se incluyó un tratamiento sin nitrógeno. Durante el ciclo vegetativo del cultivo se hicieron cuatro determinaciones de la concentración de nitrato en el extracto celular de los pecíolos foliares (ECP) a los 25, 40, 54 y 68 DDE, para ello se usó un medidor CARDY. Los máximos rendimientos de 42.4 y 42.1 t ha-1 se obtuvieron con 200 kg N ha-1 cuando el nitrógeno se fraccionó en una o dos partes respectivamente. La concentración de nitrato en el ECP a los 25 DDE asociada con los máximos rendimientos fue de 1 818 y 1 812 mg L-1 de N-NO3 respectivamente. Los análisis de nitratos en el ECP indicaron que al fraccionar en cuatro partes el nitrógeno, se propiciaron deficiencias de este elemento durante las primeras etapas de desarrollo de las plantas que y las aplicaciones tardías ocasionaron alteraciones fisiológicas en detrimento de la producción de tubérculos.

Abstract

The more convenient way to fractionate the nitrogen fertilizer varies according to the soil type, crop management and weather conditions. The objective of the present study was to determine the best way to fractionate the nitrogen in the potato crop in the Toluca Valley, under rainfed conditions. In 2006 an experiment was established, where three doses of nitrogen were tested (100, 200 and 300 kg N ha-1) fractionated in 1, 2 and 4 parts that were applied to the sowing, 18, 34 and 47 days after plant emergence (DAE). As well a treatment without nitrogen was included. During the vegetative cycle of the crop, four determinations were made for the nitrate concentration in the cellular extract of the leaf petioles (ELP) at 25, 40, 54 and 68 DAE, a CARDY meter was used. The maximum yields of 42.4 and 42.1 ton ha-1 were obtained with 200 kg N ha-1, when nitrogen was fractioned in one or two part respectively. The nitrate concentration at the ELP at 25 DAE associated with the maximum yield was 1 818 and 1 812 of N-NO3 respectively. The nitrate analysis at the ELP indicated that fractioning into four parts the nitrogen, it propitiate deficiencies of this element during the early stages of the plant development and the late applications caused physiological alterations in detriment of the production of tuber.

Oswaldo Ángel Rubio Cobarruvias y Mateo Armando Cadena Hinojosa1076 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

Palabras clave: Solanum tuberosum, fertilizante nitrogenado, nitratos.

Introducción

Aún después de varias décadas de investigación, la selección de las dosis y épocas de aplicación de los fertilizantes en el cultivo de papa sigue siendo un reto, sobre todo en el tiempo actual en el que existe una gran preocupación por la contaminación ambiental con residuos de los fertilizantes nitrogenados (Zebarth y Rosen, 2007). El cultivo de papa demanda grandes cantidades de nutrientes en un tiempo relativamente corto debido a su rápido desarrollo, sin embargo, su sistema radicular es corto y por lo tanto con baja eficiencia para la absorción de los elementos nutritivos que requiere (Munoz et al., 2006). Esta característica sugiere que entre más fraccionada sea la dosis de nitrógeno la eficiencia de su absorción se aumenta, sin embargo los estudios publicados, concernientes al efecto del fraccionamiento del nitrógeno sobre la eficiencia de su utilización para la producción de tubérculos de papa, varían desde un efecto positivo (Errebhi et al., 1998), sin efecto (Vos, 1999) y hasta un efecto negativo (Kuisma, 2002; Miller and Rosen, 2005). La variación de éstas respuestas está determinada principalmente por las condiciones del suelo, el clima y el manejo del riego (Zebarth y Rosen, 2007), lo cual indica la necesidad de estudios regionales en los que se determine la mejor forma de fraccionar el nitrógeno. Hasta la fecha, en el Valle de Toluca no se han realizado estudios sobre el efecto del fraccionamiento del fertilizante nitrogenado en el cultivo de papa.

Para poder hacer las aplicaciones necesarias y oportunas de fertilizantes en cultivos anuales con un rápido desarrollo, como es la papa, es conveniente poder hacer un seguimiento de su estado nutrimental en cualquier etapa de su crecimiento. La determinación de la concentración de NO3- en el extracto celular de los pecíolos foliares (ECP) con medidores CARDY tiene la ventaja de hacerse con instrumentos sencillos que permiten obtener los resultados del diagnostico en forma inmediata, relativamente baratos y que pueden ser usados por los propios productores.

Estudios realizados en el cultivo de papa han permitido definir los valores críticos de nitratos determinados con medidores CARDY en el ECP para diferentes etapas de desarrollo del cultivo, por lo que esta técnica se puede utilizar para determinar la mejor forma de distribuir las

Key words: Solanum tuberosum, nitrogen fertilizer, nitrates.

Introduction

Even after several decades of research, the dose selection and time of application for the fertilizers in a potato crop, is still a challenge, overall in the actual time in which exist a great concern for the environmental pollution with residues of nitrogen fertilizers (Zebarth and Rosen, 2007). The potato crop demands great quantities of nutrients in a relative short time due to it fast development, nevertheless, its root system is short and there for with low efficiency for the adsorption of nutritive elements that requires (Munoz et al., 2006).

This characteristic suggest that the more fractionated the dose of nitrogen, the efficiency of its adsorption rise, however published studies, concerning the effect of nitrogen fraction on the efficiency of its use for the production of potato tuber, varies from a positive effect (Erribhi et al., 1998), without effect (Vos, 1999) and up to a negative effect (Kuisma, 2002); Miller and Rosen, 2005). The variation of these responses is mainly determined by the soil conditions, the weather and the irrigation management (Zebarth and Rosen, 2007), which indicates the necessity of regional studies in which to determine the best way to fractionate the nitrogen. To date, in the Toluca Valley no studies has been made on the effect of nitrogen fraction in the potato crop.

In order to make necessary and timely applications of fertilizer in annual crops with a fast development, as potato, is convenient to make a follow up of its nutrimental status in any developmental stage. The determination of the NO3

- concentration in the cellular extract of leaf petioles (ELP) with CARDY meter has the advantage of making measurements with straightforward instruments that allows obtaining diagnostic results in an immediate way, relatively cheap and it can be used by producers.

Studies in potato crop have helped define the critical values of nitrates determined by CARDY meters in the ELP for different developmental stages of the crop, so this technique can be used to determine the best way to distribute the applications of the nitrogen fertilizer (Hochmuth, 1994; Errebhi et al., 1998).

Optimización del fraccionamiento del nitrógeno en el cultivo de papa en el Valle de Toluca 1077

aplicaciones de fertilizante nitrogenado (Hochmuth, 1994; Errebhi et al., 1998). Sin embargo, los mismos autores señalan que los valores críticos que sirven como base para hacer la interpretación de los análisis deben ser calibrados en cada región y para cada variedad. En México, en el estado de Guanajuato, Badillo et al. (2001) hicieron estudios que indicaron una buena correlación entre la concentración de nitratos en el ECP y el rendimiento de tubérculos de papa de la variedad Alpha, pero observaron inconsistencias de los niveles óptimos entre ciclos, por lo que sugirieron la necesidad de realizar más estudios.

El objetivo del presente trabajo fue determinar el fraccionamiento óptimo de nitrógeno en el cultivo de papa en el Valle de Toluca.

Materiales y métodos

Con el objetivo antes mencionado, en 2006 se estableció un experimento de papa (Solanum tuberosum L.) en los terrenos del Sitio Experimental de Metepec del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), en el cual se pusieron 10 tratamientos con tres dosis de fertilización nitrogenada (100, 200 y 300 kg N ha-1) y tres niveles de fraccionamiento del nitrógeno (N/1, N/2 y N/4), o sea cada una de las dosis de nitrógeno dividida en 1, 2 y 4 partes. Con éstos tratamientos se formó un diseño factorial 3 x 3 y además se incluyó un tratamiento testigo sin fertilizante nitrogenado. El diseño experimental fue de bloques al azar con 4 repeticiones. Cada unidad experimental consistió de 4 surcos de 92 cm de ancho y 5 m de largo, con plantas sembradas a una distancia de 25 cm. Para evitar el efecto de borde, todas las observaciones se hicieron solo en los dos surcos centrales de cada unidad experimental.

La fuente de nitrógeno en la primera aplicación de fertilizante fue fosfonitrato de amonio (33% N y 3% P2O5), el cual se aplicó en el fondo del surco al momento de la siembra. En las tres aplicaciones posteriores a la siembra se utilizó como fuente de nitrógeno el nitrato de calcio (15.5% N), el cual se aplicó en banda en el talud del surco y se tapó ligeramente con tierra removida con azadón. La segunda, tercer y cuarta aplicación de nitrógeno se hicieron a los 18, 34 y 47 días después de la emergencia de las plantas (DDE). Estos tratamientos se definieron en base lo que reportan varios investigadores en señalar que el nitrógeno puede ser absorbido durante todo el ciclo de desarrollo de las plantas

However the same author’s point that the critical values that help as base to make the interpretation of the analysis must be calibrated on each region and for each variety. In Mexico, in the state of Guanajuato, Badillo et al. (2001) made studies that indicated a good correlation between the nitrate concentration in the ELP and the potato tuber yield of the variety Alpha, and noted inconsistencies between cycles optimal levels, therefore suggested the need for further studies.

The objective of this study was to determine the optimal nitrogen fraction in the potato crop in the Toluca Valley.

Material and methods

With the mentioned objective before, in 2006 was established an experiment for potato (Solanum tuberosum L.) in the experimental field of Metepec from the National Institute of Forest, Agricultural and Livestock (INIFAP) in which 10 treatments were collocated with three doses of nitrogen fertilization (100, 200 and 300 kg N ha-1) and three levels of nitrogen fraction (N/1, N/2 and N/4), meaning each one of the doses of nitrogen is divided in 1, 2 and 4 parts. With these treatments a factorial design 3 X 3 was made and a check treatment without nitrogen was included. The experimental design was random block with 4 replications. Each experimental unit consisted of 4 rows of 92 cm width and 5 m long, with plants sown within a distance of 25 cm. To avoid the border effect, all the observations were made only on the two central rows of each experimental unit.

The nitrogen source for the first fertilization application was ammonium phospho nitrate (33% N and 3% P2O5), which was applied at the bottom of the row at sowing time. In the following three applications to the sowing, it was used as nitrogen source the calcium nitrate (15.5% N), which was applied in the bank of the furrow and was slightly covered with removed soil with a mattock. The second, third and fourth nitrogen application were made at 18, 34 and 47 days after plant emergence (DAE).

These treatments were defined based on what other researchers pointed, that the nitrogen can be adsorbed during the plant developmental cycle of potato, but the higher rate of adsorption happens since emergence until the first stages of growth for tuber (Vos, 1999; Badillo et al., 2004). At sowing


de papa pero la mayor tasa de absorción ocurre desde la brotación hasta las primeras etapas de crecimiento de los tubérculos (Vos, 1999; Badillo et al., 2004). Al momento de la siembra, en todas las unidades experimentales se aplicó la cantidad de superfosfato triple necesaria para completar la dosis de 200 kg ha-1 de P2O5 y además 150 kg ha-1 de K2O en forma de sulfato de potasio.

Durante el ciclo vegetativo del cultivo se hicieron cuatro determinaciones de nitrato en el extracto celular de los pecíolos foliares (ECP) en los días 25, 40, 54 y 68 DDE. Para la determinación de nitratos en el ECP se muestrearon 6 pecíolos de la primer hoja madura de 6 plantas por cada unidad experimental, a los cuales se eliminaron los foliolos y se cortaron en trozos de 1.5 cm de largo, posteriormente el ECP se extrajo con un exprimidor de ajos y se utilizó un medidor CARDY (Horiba Co. Ltd., Irvine, CA) para determinar la concentración de nitratos.

El cultivar de papa utilizado fue un clon generado por el INIFAP e identificado con el número 981401, el cual es de ciclo intermedio, ha mostrado resistencia contra tizón tardío (Phytophthora infestans Sulc) y buena adaptación a las condiciones climáticas del Valle de Toluca, la información sobre este clon aún no ha sido publicada.

A los 70 DDE se aplicó un desecante foliar (Paraquat) y tres semanas después se cosecharon los tubérculos, los cuales se clasificaron por su tamaño en comerciales (diámetro mayor de 3 cm) y no comerciales (diámetro menor de 3 cm y tubérculos deformes).

El suelo en el que se estableció el experimento es un suelo profundo de origen aluvial, la textura determinada por el método de Bouyoucos en los primeros 30 cm fue franco arenoso (arena 67.6%, limo 18.0% y arcilla 14.4%), el pH (1:2 agua) fue de 5.2, el contenido de materia orgánica determinado por el método de Walkley y Black fue de 1.05% y el contenido de nitrógeno inorgánico (N-NO3) extraído con sulfato de potasio fue de 13.2 ppm, el cual se considera un valor medio para el cultivo de papa ya que los suelos con menos de 20 ppm de nitratos requieren de la aplicación de nitrógeno (Kleinkopf and Westermann, 1982). El análisis de suelo reportó 35.8 ppm de P determinado con el método de Bray 1, valor que se considera moderadamente alto. Los cationes del suelo fueron extraídos con acetato de amonio 1N y se obtuvieron 288, 1 561 y 248 ppm de K, Ca y Mg respectivamente. El valor de K se considera moderadamente alto y los de Ca y Mg medianos.

time, in all experimental units was applied a quantity of triple super phosphate necessary to complete the dose of 200 kg ha-1 P2O5 and 150 kg ha-1 de K2O as potassium sulfate.

The potato seed was a generated clone by INIFAP and identif ied with the number 981401, which is for an intermediate cycle, it has shown resistance against late blight (Phytophthora infestans Sulc.) and a good adaptation to the weather conditions from the Toluca Valley, the information about this clone has not been published yet.

At 70 DAE was applied a foliar desiccant (Paraquat) and three weeks later the tubers were harvested, which were classified by their commercial size (diameter greater to 3 cm) and noncommercial (diameter lower to 3 cm and deformed tubers).

The soil in which was establish the experiment is a deep alluvial soil, the texture was determined by the Bouyoucos method, in the first 30 cm the soil was sandy loam (sand 67.6%, silt 18% and clay 14.4%), the pH (1:2 water) was 5.2, content of organic matter was 1.5% and was determined by the Walkley and Black method and the content of inorganic nitrogen (N-NO3) was extracted with potassium sulfate was 13.2 ppm, which is considered an intermediate value for the potato crop, as soils with less of 20 ppm of nitrates requires an application of nitrogen (Kleinkopt and Westermann, 1982). The soil analysis reported 35.8 ppm of P determined by the Bray method 1,1N and obtained 288, 1 561 and 248 ppm of K, Ca and Mg respectively. The value for K is considered moderately high, Ca and Mg intermediate.

The provision of water for the plant depended only of the rainfed, which normally is considered enough for the potato crop in the Toluca Valley. The amount of rainfall that occurred from June to September; namely, during the period that the experiment was established in the field, was 528 mm (Lobato and Sosa, 2006). This amount of precipitation was considered enough to satisfy the crop necessities and that at no time drought symptoms were observed in plants.


The analysis of variance for the yield of commercial tubers is shown in Chart 1, which indicates that there was a significant effect (p= 0.002) of the nitrogen fraction and also of the nitrogen doses (p= 0.064). The noncommercial tuber


El abastecimiento de agua para las plantas dependió únicamente del temporal, el cual normalmente se considera suficiente para el cultivo de papa en el Valle de Toluca. La cantidad de lluvia que ocurrió de junio a septiembre; es decir, durante el periodo en que se estableció el experimento en el campo, fue de 528 mm (Lobato y Sosa, 2006). Esta cantidad de precipitación fue suficiente para satisfacer las necesidades del cultivo ya que en ningún momento se observaron síntomas de sequía en las plantas.


El análisis de varianza del rendimiento de tubérculos comerciales se presenta en el Cuadro 1, el cual indica que hubo un efecto significativo (P= 0.002) del nivel de fraccionamiento del nitrógeno y también de la dosis de nitrógeno (P= 0.064). La producción de tubérculos no comerciales (promedio de 6.48 t ha-1 en todo el experimento) también se analizó estadísticamente, sin embargo no se tuvo ningún efecto significativo de las dosis de nitrógeno ni de su distribución, por lo que en la Figura 1 sólo se presentan los resultados del rendimiento comercial. En esta figura se puede observar que los tratamientos en los que la aplicación del nitrógeno se hizo en 1 y 2 partes (N/1 y N/2), los rendimientos promedio fueron de 39.52 y 39.45 t ha-1 respectivamente. Estos rendimientos fueron superiores al del tratamiento N/4 (32.48 t ha-1) en el que el N se fraccionó en 4 partes. La disminución del rendimiento con el nivel de fraccionamiento del nitrógeno observado en este estudio está de acuerdo con lo encontrado por Kuisma (2002) y también por Miller and Rosen (2005), pero se opone a lo observado por Westermann y Kleinkopf (1985) y Errebhi et al. (1998). Estas diferencias se pueden explicar por lo expresado por Zebarth and Rosen (2007), quienes observaron que la respuesta a la forma en que se fracciona el nitrógeno está determinada principalmente por las condiciones del suelo, el clima y el manejo del riego.

En este caso, el suelo es de textura migajón arenoso por lo que tiene una capacidad de retención de aniones y cationes suficientemente alta como para evitar la lixiviación que generalmente ocurre en los suelos de texturas más arenosas, en los cuales es más conveniente fraccionar el nitrógeno en varias partes. En relación con el clima, el año en que se realizó el experimento se considera normal, ya que la precipitación en todo el año fue de 764 mm y el promedio de 27 años es de 843 mm (Lobato y Sosa, 2006). Durante el ciclo de desarrollo del cultivo se tuvo una precipitación de 528 mm

production (average 6.48 ton ha-1 in all the experiment) was also analyzed statistically , however there was no significant effect of the nitrogen doses neither from its distribution, so that in Figure 1 only shows the yield results for commercial tubers. On this figure can be observed that the treatments in which was applied the nitrogen in 1 and 2 parts (N/1 and N/2), the average yield was 39.52 and 39.45 ton ha-1 respectively.

These yields were superior to N/4 (32.48 ton ha-1) treatment in which N was fractionated in 4 parts. The decrease in yield with the level of nitrogen fraction observed in this study agrees with what Kuisma (2002) found and also with Miller and Rosen (2005), but disagrees with what Westermann and Kleinkopf (1985) and Errebhi et al., (1998) observed. These

Fuente GL SC CM F Pr > FModelo 12 2078 1173 7.2 0.0001Fracc. N 2 392 196 8.2 0.0016Dosis N 2 145 72 3.0 0.064Rep. 3 1390 463 19.4 0.0001Dosis x Fracc. 4 38 9.5 0.4 0.80Error 27 606 25

Cuadro 1. Análisis de varianza del rendimiento de tubérculos comerciales.

Table 1. Variance analysis of yield in commercial tubers.

Figura 1. Rendimiento comercial de tubérculos de papa en función de las dosis de nitrógeno fraccionadas en 1 (N/1), 2 (N/2) y 4 (N/4) partes. Las líneas verticales representan el error estándar de las medias.

Figure 1. Yield of commercial potato tuber in function of the nitrogen fractionated doses en 1(N/1), 2 (N/2) and 4 (N/4). The vertical lines represent the standard error of the means.

Tend

imie

nto

(ton

ha-1)

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

260 50 100 150 200 250 300 350

Nitrógeno aplicado (kg Nha-1)

N/1N/2N/3


con una buena distribución. El drenaje superficial del sitio experimental es bueno, por lo que se considera que no hubo pérdidas de nitrógeno por volatilización ni por lixiviación.

En general, en el Valle de Toluca, predominan suelos con texturas medias y sólo en algunas áreas en las faldas del volcán Nevado de Toluca, en las que ha ocurrido erosión, han aflorado estratos de suelo con texturas más gruesas. Posiblemente en este tipo de suelos el fraccionamiento del nitrógeno en más de 2 partes sea más conveniente.

En la Figura 1 se puede apreciar que hubo un aumento en rendimiento con valores crecientes de nitrógeno en los 3 niveles de fraccionamiento de este elemento. Los rendimientos máximos asociados con los tratamientos N/1, N/2 y N/4 fueron de 34.5, 42.4 y 42.1 t ha-1, los cuales fueron obtenidos con las dosis de nitrógeno de 100, 200 y 200 kg N ha-1 respectivamente.

Debido al alto valor comercial de los tubérculos de papa, los niveles de nitrógeno asociados con los máximos rendimientos de tubérculos corresponden a las dosis óptimas de nitrógeno para capital ilimitado, por lo que en este estudio los resultados indican que la dosis optima económica es de 200 kg N ha-1. Desde el punto de vista agronómico se considera que la aplicación fraccionada del fertilizante es conveniente bajo condiciones de temporal, ya que esto permite a los agricultores tomar la decisión de no hacer una segunda aplicación cuando existen condiciones de falta de humedad o cuando el cultivo ha sido dañado por alguna plaga o enfermedad y no es económicamente redituable invertir más en insumos.

La dosis optima de nitrógeno (200 N ha-1) está dentro del rango definido en un estudio realizado en el Valle de Toluca (Rubio et al., 2005), en el cual se observó que las dosis optimas de nitrógeno pueden variar entre 137 y 222 kg N ha-1 dependiendo del grado de infección del follaje por el tizón tardío (Phytophthora infestans). En el presente estudio se utilizó una variedad de papa resistente al tizón tardío, por lo que no hubo daño al follaje y por lo tanto su respuesta estuvo influenciada únicamente por los niveles y por la forma en que se fraccionó nitrógeno. El mayor rendimiento obtenido con los dos niveles más bajos de fraccionamiento del nitrógeno (N/1 y N/2) también se puede explicar si se considera que estos permitieron mayor disponibilidad de nitrógeno durante las primeras etapas de desarrollo de las plantas, que es cuando tienen sus mayores requerimientos de nitrógeno. Existe consenso entre varios

differences can be explained as expressed by Zebarth and Rosen (2007), who observed that the responses to the way in how nitrogen is fractionated is mainly determined by the conditions in the soil, weather and irrigation management.

In this case the soil texture is sandy loam, so it has high anion and cation retention capacity as to avoid leaching that generally occurs in the more sandy textures, in which is more convenient to fractionate the nitrogen in several parts. In relation with the weather, the year in which was made the experiment it was considered normal, since the precipitation en the whole year was 764 mm and the average from 27 years is 843 mm (Lobato and Sosa, 2006). During developmental crop cycle, there was a precipitation of 528 mm with a good distribution. The superficial drainage from the experimental site is good, so it is considered that there was no loss of nitrogen by volatilization or leaching.

In general, the Toluca Valley, the predominant soils are intermediate textures and only in a few areas on the slope of the volcano, Nevado of Toluca, in which erosion has occurred, have emerged soil strata with more thick textures. Possibly in this type of soils the nitrogen fraction is more than 2 parts is more convenient.

Figure 1 shows that there was an increase in yield with increasing values of nitrogen in the 3 levels of fractionation of this element. The maximum yields associated with the treatments N/1, N/2 and N/4 were of 34.5, 42.4 and 42.1 ton ha-1, which were obtained with the nitrogen doses of 100, 200 and 200 kg N h-1 respectively. Due to the high commercial value of the potato tubers, the nitrogen levels associated with the maximum yields of tubers correspond to the optimal dose of nitrogen for limited capital, so in this study the results indicate that the cheap optimal dose is if 200 kg N ha-1. From the agricultural point of view is considered that the fractionated application of fertilizer is appropriate under rainfed conditions, so this allows the farmers to make the decision of not making a second application when the lack of moisture conditions exist o when the crop has been damaged by any plague or disease and is not economically profitable to invest more in inputs.

The optimal dose of nitrogen (200 N ha-1) is within the defined range in a study made in the Toluca Valley (Rubio et al., 2005), in which was observed that the optimal doses of nitrogen can vary between 137 and 222 kg N ha-1 depending on the degree of infection of foliage by late blight


investigadores en señalar que la mayor tasa de absorción de nitrógeno ocurre desde la brotación hasta las primeras etapas de crecimiento de los tubérculos (Vos, 1999; Badillo et al., 2004). Las observaciones hechas en varios años en Toluca, indican que bajo estas condiciones climáticas, el inicio de la tuberización en variedades de papa de ciclo intermedio generalmente ocurre entre los 25 y 30 días DDE.

En nuestro estudio las aplicaciones de nitrógeno se hicieron a la siembra, a los 18, 34 y 47 DDE, por lo tanto la última aplicación fue hecha fuera del periodo de mayor tasa de absorción de nitrógeno. Esta conclusión también se apoya en los resultados de los análisis de nitratos en el ECP (Figura 2). En el muestreo realizado a los 25 DDE, los tratamientos N/4 presentaron concentraciones de N-NO3 en el ECP de 1 155, 1 252 y 1 654 mg L-1 de N-NO3 cuando se aplicaron las dosis de 100, 200 y 300 kg N ha-1, respectivamente, en cambio los tratamientos N/1 y N/2 presentaron concentraciones mayores.

(Phytophthora infestans). In the present study a variety of resistant potato to the late blight was used, so there was no damage to the foliage and so the response was influenced only by the levels and by the way in which the nitrogen was fractionated.

The highest yield obtained with the lower levels of nitrogen fractionation (N/1 and N/2) can also be explained if one considers that these allows greater availability of nitrogen during the early stages of plant development, that is when they have their greatest nitrogen requirements. There is consensus among many researchers, point out that the highest rate of absorption of nitrogen occurs from emergence to the early stages of growth of the tubers (Vos, 1999; Badillo et al., 2004).

The observations made in several years in Toluca, indicates that under this weather conditions, the beginning of tuberization in potato varieties of intermediate cycle,

Figura 2. Concentración de nitratos en el ECP en función del tiempo después de la emergencia de las plantas (DDE) y de las dosis de nitrógeno fraccionadas en 1 (N/1), 2 (N/2) y 4 (N/4) partes. Las líneas verticales representan el error estándar de las medias.

Figure 2. Concentration of nitrates in the ELP, versus time after plant emergence (DAE) and the fractionated doses of nitrogen 1(N/1), 2 (N/2) and 4 (N/4) parts. The vertical lines represent the standard error of means.

1800

1500

1200

900

600

300

1800

1500

1200

900

600

300

20 30 40 50 60 70 20 30 40 50 60 70DDE (Días) DDE (Días)

0 kg N ha-1 100 kg N ha-1

200 kg N ha-1 300 kg N ha-1

A B

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L-1)

N/1N/2N/3


Otros investigadores(as) han reportado valores críticos de deficiencia de nitrato determinados con medidores CARDY durante el inicio de la tuberización que varían de 1 350-1 450 mg L-1 de N-NO3 (Errebhi et al., 1998) y de 1 200-1 400 mg L-1 N-NO3 (Hochmuth, 1994). Los valores de los tratamientos N/4 con 100 y 200 kg N ha-1 fueron menores que los valores críticos reportados anteriormente y por lo tanto se confirma que al fraccionar el nitrógeno en cuatro partes hubo deficiencias en las primeras etapas de desarrollo de las plantas, las cuales se consideran críticas para el rendimiento de tubérculos.

El tratamiento N/4 con 300 kg N ha-1 a los 25 DDE tuvo una concentración de 1 654 mg L-1 de N-NO3, la cual fue menor que en los tratamientos N/1 y N/2 (1956 y 1 788 mg L-1 de N-NO3, respectivamente) y también fue menor que la concentración de nitrato en los tratamientos N/1 y N/2 con 200 kg N ha-1 (1 818 y 1 812 mg L-1 de N-NO3, respectivamente), los cuales fueron los que tuvieron los rendimientos más altos. Esto nos sugiere que 1654 mg L-1 de N-NO3 representa un valor dentro del rango de deficiencia a los 25 DDE y que las aplicaciones de nitrógeno posteriores, hasta completar la dosis de 300 kg N ha-1, corrigieron la deficiencia pero tuvieron un efecto negativo en el rendimiento por ser dosis excesivas aplicadas en forma tardía.

En la Figura 2 se puede apreciar que en el tratamiento N/4 con 100 kg N ha-1 hubo un aumento en la concentración de nitrato en el ECP o su caída se detuvo después de la cuarta aplicación del fertilizante nitrogenado al suelo a los 47 DDE. En cambio con las dosis de nitrógeno de 200 y 300 kg N ha-1, la concentración de nitrato en el ECP aumentó ligeramente una semana después de la tercer aplicación de nitrógeno al suelo y mantuvo esta tendencia después de la cuarta aplicación de fertilizante al suelo.

Estos resultados están de acuerdo con los obtenidos por Roberts et al. (1989), quienes aplicaron nitrógeno marcado al suelo y lo detectaron en forma de nitrato en el ECP una semana después de su aplicación aún en la última etapa del ciclo de vida de las plantas de papa. Esta información confirma que el nitrógeno aplicado a los 47 DDE fue asimilado por las plantas, sin embargo, no tuvo un efecto positivo sobre el rendimiento por ser aplicado en forma extemporánea.

Al comparar los cambios de concentración de nitrato en el ECP que ocurrieron durante el periodo de desarrollo de las plantas en los tratamientos con los tres niveles de fraccionamiento de nitrógeno (Figura 2), se observa una disminución a través del tiempo en los tratamientos N/1 y N/2 con las tres dosis de nitrógeno, pero no en los tratamientos N/4.

generally happens between 25 and 30 days DAE. In our study the nitrogen applications were made during the sowing at 18, 34 and 47 DAE, therefore the last application was made outside the period of highest adsorption rate of nitrogen. This conclusion is also supported by the results of the nitrate analysis at the ELP (Figure 2). In the sampling carried out at 25 DAE, the treatments N/4 presented concentrations of N-NO3 at the ELP of 1 155, 11 252 and 1 614 mg L-1 of N-NO3, when applied the doses of 100, 200 and 300 kg N ha-1, respectively, instead the treatments N/1 and N/2 had higher concentrations.

Other researchers have reported critical values of nitrate deficiency, determined with CARDY meters, during the beginning of tuberization that varies from 1 350- 1 450 mg L-1 of N-NO3 (Errebhi et al., 1998) and 1 200- 1 400 mg L-1 N-NO3 (Hochmuth, 1994). Values of treatments N/4 at 100 and 200 kg ha-1 were lower than the critical values reported above and therefore confirms that the fraction into four parts nitrogen, were deficiencies in the early stages of plant development , which are considered critical to the performance of tubers.

The treatment N/4 with 300 kg N ha-1 at 25 DAE with concentration of 1 654 mg L-1 of N-NO3, which was lower than in treatments N/1 and N/2 (1 956 and 1 788 mg L-1 of N-NO3, respectively) and was also less than the concentration of nitrate in the treatments N/1 and N/2 with 200 kg N ha-1, which were the ones with the highest yields. This suggest that 1 654 mg L-1 of N-NO3 represents a value within the range of deficiency at 25 DAE and the posterior nitrogen applications, until dose completion of 300 kg N ha-1, corrected the deficiencies but had a negative effect in the yield by being excessive doses of late applications.

Figure 2 shows that in the treatment N/4 with 100 kg N ha-1 had an increase in the nitrate concentration at the ELP o its decrease stopped after the fourth application of nitrogen fertilization in soil at 47 DAE. In contrast with nitrogen doses of 200 and 300 kg N ha-1, the concentration of nitrate at ELP had a slight increase in a week after the third application of nitrogen to the soil and it maintained this tendency after the fourth application of fertilizer to the soil.

These results agree with those obtained by Roberts et al. (1989), who applied labeled nitrogen to the soil and detected as nitrate at the ELP a week after application even in the last stage of the life cycle of the potato plants. This information confirms that the applied nitrogen at 47 DAE was assimilated by the plants, however, it didn´t have positive effect on yield by being applied untimely.


La disminución de la concentración de N-NO3 en el peciolo foliar conforme avanza la madurez de las plantas que han recibido un fertilización adecuada ha sido previamente observada (Hochmuth, 1994; Errebhi et al., 1998; Love, et al., 2005) y la respuesta diferente en los tratamientos N/4, probablemente se debió a que las aplicaciones tardías de nitrógeno alteraron el proceso normal de translocación de los fotosintatos de las hojas hacia los tubérculos, especialmente cuando la dosis es excesiva, como fue la de 300 kg N ha-1.

En general, existe un amplio consenso entre los investigadores en señalar que las dosis excesivas de nitrógeno aplicadas en forma tardía, pueden alargar el ciclo vegetativo del cultivo en detrimento del rendimiento y calidad de los tubérculos (Kleinkopf et al., 1981; Porter and Sisson, 1991; Miller and Rosen, 2005).

Conclusiones

Los resultados obtenidos en este estudio mostraron que en los suelos de textura migajón arenoso del Valle de Toluca, la dosis optima de nitrógeno fue de 200 kg N ha-1 y que la forma más conveniente de aplicar el nitrógeno es fraccionándolo en una o en dos partes, al momento de la siembra y a los 18 días después de la emergencia de las plantas. El fraccionamiento de la dosis de nitrógeno en cuatro partes (siembra, 18, 34 y 47 DDE) tuvo un efecto negativo sobre el rendimiento de tubérculos. Los análisis de nitratos en el ECP indicaron que al fraccionar en cuatro partes el nitrógeno, se propiciaron deficiencias de este elemento durante las primeras etapas de desarrollo de las plantas y las aplicaciones tardías corrigieron las deficiencias pero ocasionaron alteraciones fisiológicas en detrimento de la producción de tubérculos. La concentración de nitrato en el extracto celular de los peciolos foliares a los 25 DDE, asociada con la dosis optima de nitrógeno (200 kg N ha-1 ) en los tratamientos en los que el nitrógeno se fraccionó en una y dos partes fue de 1 818 y 1 812 mg L-1 de N-NO3, respectivamente.

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By comparing the changes in concentration of nitrate in the ELP that occurred during the development of plants in treatments with three levels of nitrogen fraction (Figure 2), shows a decrease through time in the N/1 and N/2 treatments with three nitrogen doses, but not in the N/4 treatments.

The decrease in N-NO3 concentration in the leaf petiole with advancing maturity of plants that have received adequate fertilization has been previously observed (Hochmuth, 1994; Errebhi et al., 1998; Love et al., 2005) and a different response in the N/4 treatments, probably due to the late application of nitrogen altered the normal process of translocation of the leaf photosynthates towards the tuber, especially when the dose is excessive, as was the 300 kg N ha-1.

In general, there is broad consensus among researchers noted that excessive doses of nitrogen applied in late, can lengthen the growing season at the expense of crop yield and tuber quality (Kleinkopf et al., 1981; Porter and Sisson, 1991; Miller and Rosen, 2005).

Conclusions

The obtained results in this study showed that the texture of sandy loam soil from the Toluca Valley, the optimal doses of nitrogen was 200 kg N ha-1 and that the more convenient way of applying the fractionated nitrogen is in one or two parts, at the sowing time and 18 days after plant emergence. The fraction of the nitrogen doses in four parts (sowing, 18, 34 and 47 DAE) had a negative effect on the tuber yield. The nitrate analysis in the ELP indicated that fractioning the nitrogen in four parts, it propitiated deficiencies of this element during the early stages of plant development and the late applications corrected these deficiencies but it caused physiological alterations by decreasing the tuber production. The nitrate concentration in the cellular extract of leaf petioles at 25 DAE, associated with the optimal dose of nitrogen (200 kg N ha-1) in treat ments in which nitrogen was fractionated in one or two parts was 1 818 and 1 812 mg L-1 of N-NO3, respectively.



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Manejo tradicional e innovación tecnológica en cultivo de maíz en San José Chiapa, Puebla*

Traditional management and technological innovation of maize in San José Chiapa, Puebla

Teresa Turiján Altamirano1§, Miguel Ángel Damián Huato2, Benito Ramírez Valverde3, José Pedro Juárez Sánchez3 y Néstor Estrella Chulím3

1Estrategias para el Desarrollo Agrícola Regional, Colegio de Postgraduados Campus Puebla. Km. 125.5. Carr. Fed. México-Puebla, Momoxpan, Pue. C. P. 72760. 2

Departamento de Agroecología y Ambiente, Instituto de Ciencias. BUAP. Avenida 14 sur 6301 C. U., Colonia San Manuel. 72570 Puebla, México. Tel. (222) 2295500. Ext. 7357. 3Colégio de Postgraduados Campus Puebla. Km. 125.5. Carr. Fed. México-Puebla, Momoxpan, Pue. C. P. 72760. §Autora para correspondencia: [email protected].

* Recibido: marzo de 2011


Resumen

En San José Chiapa, Puebla, el maíz es el principal cultivo y su manejo varía de acuerdo al contexto edafo-climático, social y económico, esto explica los rendimientos diferenciados que se obtienen. La presente investigación tuvo como objetivo reconocer los tipos de tecnologías y cómo influyen en la productividad del maíz en el municipio de estudio. En la recopilación de información se aplicó una encuesta a una muestra representativa de productores en 2009. Para analizar la información se clasifico a los productores de acuerdo a los niveles de uso de tecnología utilizando el índice de apropiación de tecnologías modernas (IATM) y el grado de empleo de tecnologías campesinas (GETC). Se encontró que predominaron las tecnologías modernas en la preparación del suelo, control de malezas y fertilización, mientras que la tecnología campesina prevaleció en el surcado y tipo de semilla, fertilización orgánica, asociación, rotación de cultivos y conservación de suelos. El rendimiento promedio del municipio (2 767 kg ha-1) superó al rendimiento estatal (2 160 kg ha-1). Se observó que el empleo de tecnologías es medio y se encontró diferencia entre los rendimientos de los productores que siembran bajo condiciones de temporal y los de riego.

Abstract

In San José Chiapa, Puebla, corn is the main crop and its management varies according to edaphoclimatic context, social and economic, this explains the differentiated yields obtained. The present study is aimed to recognize the types of technologies and how they influence the productivity of maize in the municipality of study. In the collection of information a survey was applied to a representative sample of producers in 2009. To analyze the information, was classified according to the producers levels of use of technology using the rate of appropriation of modern technologies (RAMT) and the degree of use of farming technologies (DUFT). It was found that modern technologies were predominant in soil preparation, weed control and fertilization, while the peasant technology prevailed in the plowing and seed type, organic fertilization, partnership, crop rotation and soil conservation. The county average yield (2 767 kg ha-1) exceeded the state performance (2 160 kg ha-1). It was noted that the use technology in intermediate and no difference was found between the yields of producers who grow under rainfed or irrigated conditions.

Teresa Turiján Altamirano et al.1086 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

Palabras clave: índice de apropiación de tecnología moderna, grado de empleo de tecnologías campesinas, México, transferencia de tecnología.

Introducción

El maíz es uno de los principales cereales en el mundo, tiene gran importancia como alimento básico, principalmente en los países en desarrollo debido a su valor nutritivo; asimismo, es utilizado como grano forrajero (Oikeh, et al., 1998). En 2009 los Estados Unidos de América, China y Brasil tenían la mayor superficie cosechada de maíz a escala mundial, con 20.2%, 19.1% y 8.6% respectivamente; México se ubicó en quinto lugar con 4.5% de la superficie total cosechada (FAOSTAT, 2010). En el país, los estados de México, Chiapas y Sinaloa se ubicaron en los primeros lugares 11%, 8.7% y 8.6% del total de la superficie cosechada; y Puebla en noveno lugar con 4.9% de superficie cosechada y el municipio de San José Chiapa en 2009 tuvo una superficie cosechada de maíz de 1 996 hectáreas, representando su cultivo principal (SIAP, 2010).

El manejo del cultivo del maíz se da en diferentes formas de acuerdo al contexto social, económico y ambiental en el que se encuentre, en el presente trabajo se analiza principalmente desde el punto de vista agronómico. En cuanto al manejo existen diversos enfoques. Para Sánchez (2004) su manejo está representado por un conjunto de actividades o prácticas agronómicas que deben cumplirse sucesivamente desde la siembra -y aún antes-, hasta la cosecha y su comercialización. Para el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP, 1997) la tecnología de manejo la integran actividades como preparación del terreno, empleo de variedades recomendadas, siembra (época, método y densidad de siembra), fertilización, riegos, labores de cultivo, control de plagas y enfermedades, entre otras. Por su parte, en la agricultura tradicional el manejo del cultivo incluye prácticas como rotación y asociación de cultivos, técnicas de conservación de suelos, uso de tracción animal, aplicación de desechos orgánicos, uso de semillas criollas, entre otras.

Desde un enfoque agroecológico, el manejo del cultivo tiene un mayor respeto al medio ambiente donde se desarrolla el sistema agrícola, ya que de acuerdo a Altieri (1994) trata de optimizar el reciclado de nutrientes y de materia orgánica, cerrar los flujos de energía, conservar el agua y el suelo y

Key words: rate of appropriation of modern technologies, degree of use of farming technologies, Mexico, transfer of technology.

Introduction

Corn is one of the major cereals in the world, has great importance as a staple, especially in developing countries due to its nutritional value, it is also used as forage grain (Oikeh, et al., 1998). In 2009 the United States, China and Brazil had the largest area of corn harvested worldwide, with 20.2%, 19.1% and 8.6% respectively; Mexico ranked fifth with 4.5% of the total harvested area (FAOSTAT, 2010).In the country, the State of Mexico, Chiapas and Sinaloa were located in the top places 11%, 8.7% and 8.6% of the total harvested area, and Puebla in ninth place with 4.9% of harvested area and the municipality of San Jose Chiapa in 2009 had an area of corn harvested of 1 996 hectares, representing the main crop (SIAP, 2010).

The maize crop management takes place in different ways according to the social, economic and environmental context in which are; the present study is analyzed mainly from the agronomical point of view. There are diverse approaches to management. For Sánchez (2004) its management is represented by a set of activities or agronomic practices to be met from on-planting-and even before, to harvesting and marketing. For the National Institute for Forestry, Agriculture and Livestock (INIFAP, 1997), the management technology is integrated by activities such as site preparation, use of recommended varieties, planting (time, method and planting density), fertilization, irrigation, work crop, pest and disease control, among others. Meanwhile, traditional agriculture includes crop management practices such as rotation and crop association, soil conservation techniques, use of animal traction, application of organic wastes, and use of native seeds, among others.

From an agro-ecological point of view, crop management has a greater respect for the environment where it develops the agricultural system, since according to Altieri (1994) seeks to optimize the recycling of nutrients and organic matter, close energy flows, conserve water and soil and balance populations of pests and natural enemies. Damian et al. (2004) highlights that the plant and its management are modifiable factors and that are unchangeable such

Manejo tradicional e innovación tecnológica en cultivo de maíz en San José Chiapa, Puebla 1087

balancear las poblaciones de plagas y enemigos naturales. Damián et al. (2004) resaltan que la planta y su manejo son factores modificables; y que los factores inmodificables como clima y suelo determinan el aumento de los rendimientos; asimismo, el manejo de la planta está relacionado con algunas características que atañen al productor (acceso a factores productivos, capacidad de compra, apoyos otorgados por el gobierno y otras características). Es decir, que además de reconocer la diversidad agroecológica en la que se desarrolla un cultivo, se deben reconocer las capacidades y necesidades de tecnología que tienen los distintos tipos de productores.

Entre los recursos productivos en el manejo de los cultivos más empleados destaca la tecnología, es la palanca más poderosa para aumentar la productividad del trabajo y del suelo. Además es producto del trabajo social y de la interacción de la ciencia, técnica y cultura. Encarna el conocimiento científico aplicado a la producción que se materializa en objetos (máquinas y artefactos) o en sistemas de gestión y organización de la actividad económica (Katz, 1999). La tecnología agrícola debe ser entendida como un medio que actúa sobre la naturaleza y de forma simultánea promueve el desarrollo social y las relaciones humanas; y al incorporar nuevos componentes tecnológicos al manejo de cultivos se dice que se está innovando (Cáceres, 1995).

Teniendo como antecedente que el manejo del cultivo puede variar de acuerdo al empleo de tecnología y al contexto edafo-climático; la presente investigación se realizó con el fin de responder a las siguientes interrogantes: ¿Qué tipos de tecnologías predominan en el manejo del maíz en el municipio de San José Chiapa, Puebla? y ¿Cómo influyen estas tecnologías en la productividad de los maiceros del municipio?


La investigación fue desarrollada en el municipio de San José Chiapa, Puebla, localizado en la parte centro norte del estado, con coordenadas geográficas de 19º 14' latitud norte y 97º 46' longitud oeste. Tiene una extensión de 144.1 km2 y se encuentra a 2 360 msnm, su topografía es principalmente plana con declive ligero a la laguna de Totolcingo. Los tipos de suelo son Solonchak en la parte sur, Fluvisol en una reducida franja que cruza de este a oeste, Gleysol en una pequeña área del noreste, Regosol en el norte y Litosol en un área breve del noreste.

as climate and soil determine the increase in yields, also, the plant management is related to certain characteristics pertaining to the producer (access to productive factors ,purchase capacity , support granted by the government and other characteristics). That is, besides recognizing the agro-ecological diversity that grows in a crop, one must recognize the skills and technology needs that different types of producers have.

Among the productive resources most used in crop management, technology highlights more, is the most powerful lever to increase labor productivity and soil. It is also a product of social work and the interaction of science, technique and culture. Embodies the scientific knowledge applied to production which is embodied in objects (machines and devices) or in management systems and organization of economic activity (Katz, 1999). Agricultural technology must be understood as a means of acting on the nature and simultaneously promotes the social development and human relations, and to incorporate new technology components to crop management, it is said that is always innovating (Cáceres, 1995).

Taking as a basis that crop management may vary according to the use of technology and the edaphoclimatic context, the present study was conducted to answer the following questions: What types of technologies predominate in the management of maize in the municipality of San José Chiapa, Puebla? and how these technologies affect the productivity of corn farmers in the municipality?

Materials and methods

The investigation was conducted in the municipality of San José Chiapa, Puebla, located in the north central state with geographical coordinates 19 º 14 'north latitude and 97 º 46' west longitude. Has an area of 144.1 km2 and is located 2 360 meters above the sea, its topography is mainly flat with a slight slope to the lagoon of Totolcingo. The soil types are Solonchak in the south, in a narrow strip Fluvisol crossing from east to west, Gleysol in a small area of northeast and Regosol in the north and Litosol in a small area of the northeast.

The climate is temperate sub humid with summer rains in the central and west of the municipality and a semi-dry template climate with summer rains and scarce throughout


Predomina el clima templado subhúmedo con lluvias en verano en la parte centro y poniente del municipio y semiseco templado con lluvias en verano y escasas a lo largo del año, en la parte oriental (INEGI, 2008). Tiene una población de 7 414 habitantes representan 0.14% de la población total estatal, y 40.4% de su población es rural (INEGI, 2005). El 15.23% de la población de 15 años o más es analfabeta, el 37.8% de población no termino la primaria, y presentó un grado alto de marginación (CONAPO, 2005).

Técnicas de investigación

La técnica de investigación usada para la recopilación de información entre productores fue la aplicación de encuestas, abarcando aspectos sociales, económicos y del manejo del cultivo de maíz; y se realizó una prueba piloto del cuestionario para identificar y eliminar posibles problemas. La encuesta se aplicó a una muestra de productores estimada mediante muestreo simple aleatorio. El marco de muestreo fueron los 738 productores de maíz registrados en el Programa Directo de Apoyo al Campo (PROCAMPO) del municipio y se determinó el tamaño de muestra mediante la ecuación presentada por Gómez (1977):

Donde: n= tamaño de la muestra; d = 45 kg (precisión); N= número de productores; Zα/2=1.96 (confiabilidad= 95%); S= desviación estándar del rendimiento estimada con datos preliminares.

La muestra fue de 97 agricultores y se agregó 10% como medida de seguridad, la muestra finalmente fue de 110. La selección de las unidades de muestreo (productores) se realizó al azar.

Con el propósito de estimar las tecnologías que predominan en el manejo del maíz se utilizó el índice de apropiación de tecnologías modernas (IATM) elaborado por Damián, et al. (2007) y el grado de empleo de tecnologías campesinas (GETC) propuesto por Damián et al. (2010). El primero se calculó con datos acopiados en la encuesta para conocer el grado con que los productores manejaron adecuadamente las tecnologías modernas. Para cuantificar el IATM: a) se contrastaron las recomendaciones hechas por el INIFAP para cada una de las actividades del cultivo del maíz, con las que aplica el productor; b) se asignó un valor nominal al paquete tecnológico de 100 unidades y se ponderó -ponderación elaborada por técnicos especialistas en el manejo del cultivo de maíz del Colegio de Postgraduados Campus Puebla.

the year in the eastern part (INEGI, 2008). It has a population of 7414 people representing 0.14% of total state population and 40.4% of rural population (INEGI, 2005). The 15.23% of the population aged 15 and over are illiterate, 37.8% of people do not finish primary school, and had a high level of marginalization (CONAPO, 2005).

Research techniques

The research technique used for the collection of information between producers was the application of surveys, covering social, economic and crop management for corn; and a pilot test of the questionnaire was made to identify and eliminate potential problems. The survey was applied to a sample of producers estimated by simple random sampling. The sampling frame were the 738 corn producers registered with the Direct Support Program Field (PROCAMPO) of the municipality and the sample size was determined by the equation presented by Gómez (1977):

Where n= sample size, d= 45 kg (accuracy), N= number of producers; Zα/z= 1.96 (reliability= 95%) and S = standard deviation of the estimated yield with preliminary data.

The sample was 97 farmers and 10% was added as a safety measure, the final sample was 110. The selection of the sampling units (producers) was made random.

In order to estimate the prevailing technologies in the management of maize using the Index of appropriation of modern technologies (IAMT) developed by Damian et al. (2007) and the degree of use of farming technologies (DUFT) proposed by Damian et al. (2010). The first was calculated with data collected in the survey to assess the degree to which the producers managed properly modern technologies. To quantify the IAMT: a) is contrasted with the recommendations made by INIFAP for each of the activities of cultivation of maize, applied by the producer; b) was assigned a nominal value of the technological package of 100 units and was weighted - weighting developed by specialists in handling the corn crop from the Graduate College Campus Puebla.

The values assigned to each component were: 10 for planting date, 20 for variety, 15 to population density, 25 and 5 for doses of fertilization and date of application of fertilizer, 6

N Z 2α/ 2 S 2

n= N d 2 + Z 2 α/2 S 2

N Z 2α/ 2 S 2

n= N d 2 + Z 2 α/2 S 2


Los valores asignados a cada componente fueron: 10 para fecha de siembra, 20 para variedad, 15 para densidad de población, 25 y 5 para dosis de fertilización y fecha de aplicación del fertilizante, 6 y 4 para tipo y dosis de herbicida, 6 y 4 para tipo y dosis de insecticida y 5 para combate de enfermedades (Damián et al. 2004)- con base en el impacto de cada componente sobre la productividad del maíz; y c) se dividieron cada uno de los valores ponderados entre dos: el primer cociente correspondió al uso de la recomendación y el segundo a su manejo adecuado. Por lo tanto, el valor del IATM varió entre cero y 100 unidades. La ecuación utilizada fue la siguiente: kIATM= ∑ [(pi)(SPAi/PTAi)] i=1

Donde: IATM: índice de apropiación de tecnología moderna; k= 10: número de componentes del paquete tecnológico recomendado por el INIFAP; pi: ponderación otorgada al i-ésimo componente de recomendación; pi= 100, i= 1,2,...k; SPAi: sistema productivo agrícola para el i-ésimo componente de recomendación; i= 1,2,...k; PTAi: paquete tecnológico agrícola para el i-ésimo componente de recomendación; i = 1,2,...k; (SPAi/PTAi): proporción de tecnología empleada, respecto a la tecnología recomendada. Toma valores de cero, para la no apropiación de la tecnología recomendada por el INIFAP y uno, para el uso adecuado de la tecnología. Según la ecuación, el IATM varió desde cero, cuando no se usó ninguna de las recomendaciones del paquete tecnológico del INIFAP, a 100 cuando se usaron adecuadamente todas las recomendaciones del paquete tecnológico.

Con datos de la encuesta se calculó el GETC que mide en una escala de 0 a 100, el nivel en que los productores usaron las tecnologías. Para calcular el GETC se consideraron el empleo de los insumos y las actividades siguientes: empleo de semilla criolla, asociación y rotación de cultivos, aplicación de técnicas de conservación de suelo y agua, así como uso de abono orgánico, otorgándole a cada una de ellas un valor de 20 unidades. El GETC se obtuvo aplicando la siguiente ecuación:

kGETC= ∑ vi i=1

Donde: GETC: grado de empleo de tecnologías campesinas; k= 5: número de tecnologías campesinas consideradas para el estudio; vi: valor asignado a la i-ésima tecnología campesina en función de su uso o no por el productor. El valor fue cero si el productor no usó la tecnología o 20 si la utilizó -de acuerdo con el razonamiento, un productor que no usó

and 4 for type and dose of herbicide, 6 and 4 for type and dose of insecticide and 5 for fighting disease (Damian et al. 2004) - based on the impact of each component on the productivity of maize; and c) were divided each of the weighted values between two: the first ratio corresponded to the use of the second recommendation and proper handling. Therefore, the value of the IAMT varied between zero and 100. The equation used was as follows: kIATM= ∑ [(pi)(SPAi/PTAi)] i=1

Where: IAMT: index of modern technology appropriation, k= 10: number of components of the technological package recommended by the INIFAP; pi: weighting given to the i-th component of recommendation, pi= 100, i= 1, 2, . k; SPAi: agricultural production system for the i-th component of recommendation, i= 1,2, ... k; PTAi: agricultural technology package for the i-th component of recommendation, i= 1,2, ... k (SPAi / PTAi): proportion of technology employed, compared to the recommended technology. Takes values of zero for the non-appropriation of the technology recommended by INIFAP and one for the appropriate use of technology. According to the equation, the IAMT ranged from zero, when not used any of the recommendations of the technology package by INIFAP, 100 when used properly all the recommendations of the technology package.

Using survey data we calculated the GETC measured on a scale of 0 to 100, the level at which producers used the technology. To calculate the GETC considered the use of inputs and activities: employment of local varieties, association and crop rotation, application of techniques for soil and water conservation and use of compost, giving each a value of 20. The GETC was obtained using the following equation:

kGETC= ∑ vi i=1

Where: GETC: degree of use of technologies peasant; k= 5: number of technologies peasant considered for the study; vi: value assigned to the i-th rural technology based on its use or not by the producer. The value was zero if the producer did not use the technology or 20, if used, according to the reasoning, a producer who did not use any peasant technology obtained a GETC of 0, if used one of the five technologies the GETC was 20, and if two of the technologies used the GETC was 40, and so on. Where producers used the five technologies listed GETC received a 100-.


ninguna tecnología campesina obtuvo un GETC de 0, si usó una de las cinco tecnologías el GETC fue de 20, si usó dos de las tecnologías el GETC fue de 40, y así sucesivamente. Cuando un productor usó las cinco tecnologías indicadas obtuvo un GETC de 100-. Los maiceros se clasificaron en dos: a) según el valor del IATM y GETC para analizar el manejo del maíz: en baja (0-33.33), media (33.34-66.66) y alta apropiación de tecnología (más de 66.66 unidades); y b) para estudiar el impacto de las tecnologías en la productividad, de acuerdo a su disponibilidad o no de riego.


Los datos de la encuesta indicaron que las actividades que realizan los productores a nivel de campo son:

Preparación del suelo y siembra

El barbecho lo realizaron todos los productores, utilizando principalmente tecnologías modernas, sobre todo los grupos con alto IATM y bajo GETC (Cuadro 1). Actuación similar reporta Ramírez (2004) en Tlaxcala, donde 97.8% de los maiceros realiza esta actividad; asimismo, en la región centro oeste del estado de Puebla, Ramírez et al. (2007) informan que poco más de 90% de los campesinos realizó uno o dos barbechos en sus parcelas de maíz. La importancia de esta práctica radica en los múltiples beneficios que provee, como regular la humedad en los suelos, almacenar agua en climas secos, ayuda a reincorporar residuos vegetales de cosechas anteriores, contribuyendo con la fertilidad del suelo; asegura el control de malezas y permite obtener una buena cama de siembra (FAO/INTA, 1992; INIFAP, 1997; María et al., 2003; Escalante et al., 2007). La preferencia por el uso del tractor, exponen algunos autores(as) se debe a que el barbecho es una práctica muy laboriosa por lo que la mayoría de los campesinos optan realizarla con este equipo (Pearson, 2003; Ramírez et al., 2007).

Por su parte, el rastreo disminuyó notablemente, ya que sólo cuatro de cada 10 productores lo practicaron utilizando únicamente tractor (Cuadro 1), principalmente rentado. Esta disminución puede explicarse posiblemente por dos aspectos: a) el tipo de suelos predominantes en el municipio son de textura ligera, tomando en cuenta que uno de los objetivos del rastreo es el rompimiento de los terrones que

The corn farmers were classified into two: a) according to the value of IAMT and GETC to analyze the management of maize: low (0-33.33), medium (33.34-66.66) and high technology appropriation (over 66.66 units) and b) to study the impact of technology on productivity, according to their availability or no of irrigation.


The survey data indicated that the activities made by producers at field level are:

Soil preparation and planting

The fallow was carried out by all producers, mainly using modern technologies, especially those groups with high IAMT and low GETC (Table 1). Ramírez (2004) reported a similar action in Tlaxcala, where 97.8% of the corn growers made this activity also in the central-western state of Puebla, Ramirez et al. (2007) report that just over 90% of farmers made one or two fallows to their fields of corn. The importance of this practice lies in the many benefits it provides, such as regulating the humidity in the soil, storing water in dry climates, it helps to reincorporate previous crop plant residues, contributing to soil fertility, ensures weed control and allows to get a good sowing bed (FAO-INTA, 1992; INIFAP, 1997, Maria et al., 2003, Escalante et al., 2007). Some authors expose that the preference for the use of the tractor, (as) is that the fallowing is a very laborious practice and therefore the majority of farmers choose to do it with this equipment (Pearson, 2003, Ramírez et al., 2007).

Meanwhile, plowing decreased significantly, as only four out of 10 producers practiced it using only tractor (Table 1), mainly rented. This decrease could be explained by two aspects: a) the type of predominant soils in the municipality are of light texture, taking into account that one of the objectives of plowing is the breaking of clods produced during the fallow and the amount of drag blades depends on the soil consistency (IICA, 1992; INIFAP, 1997, Escalante et al., 2007; INEGI, 2008), then the activity in these soil type may not be as imperative for some producers and/or meets to prepare the ground with previous practice; and b) the increase in production costs because the equipment needed to perform the fallow generates a cost, especially if rented, as in the case of motorized technology that is a recurrent tool among corn producers in the municipality for such activity.


se generan durante el barbecho y que la cantidad de rastras a practicar dependen de la consistencia del suelo (IICA, 1992; INIFAP, 1997; Escalante et al., 2007; INEGI, 2008), entonces la actividad en este tipo de suelos puede no ser tan imperativa para algunos productores y/o se cumple la preparación del terreno con la practica anterior; y b) el incremento en los costos de producción, ya que el equipo necesario para realizar el barbecho genera un costo, sobre todo si se renta, como en el caso de la tecnología motorizada que es una herramienta recurrente entre los maiceros del municipio para tal actividad.

A nivel municipal, el surcado presentó una tendencia al uso de yunta (Cuadro 1). Sin embargo, por tipología el comportamiento fue diferente, ya que a medida que subió el nivel de IATM, disminuyó el porcentaje que utiliza yunta. En el GETC, la relación entre el tipo de productor y uso de tracción animal fue directa, pues conforme incrementó el nivel de empleo de tecnologías campesinas, aumentó el porcentaje del uso de yunta en sus prácticas agrícolas. Dentro de los animales utilizados predominaron las acémilas con 63%. La tendencia por esta herramienta se puede deber a que los productores utilizan sus propios animales para prácticas menos laboriosas (labranzas secundarias, siembra, deshierbes y cosecha), mientras que en tareas pesadas prefieren la tracción mecánica, combinando así el uso de tecnologías modernas con tradicionales (Pearson, 2003).

At the municipal level, the plowing was a tendency for the use of oxen (Table 1). However, by typology the behavior was different because as the level of IAMT rose, the percentage using oxen decreased. In the GETC, the relationship between the type of producer and use of animal traction was direct, as it increased the level of employment of rural technologies, the percentage of use of oxen in their farming practices increased. Among the animals used, mules predominated with 63%. The trend for this tool can be because producers use their own animals to less labor practices (secondary

tillage, planting, weeding and harvesting), whereas in the heavy activities preferred mechanical traction, thus combining the use of modern technology with traditional (Pearson, 2003).

Animal power is a source of energy of great importance to agriculture in Mexico, especially in the center and south; and are mainly used in extensions less than 10 ha, as the labor surface per unit of production is an important factor to choose the type of energy to be used for agricultural practices (Anon, 1992; Cruz, 1994; Cross, 2003; Pearson, 2003). In San José Chiapa the average area of the plots was 3.9 ha; making a comparison between plots of corn farmers who use tractors and using oxen (2.8 and 3.8 ha, respectively) a significant difference was registered (t = 6.5, p< 0.05), indicating that

Act. Equipo IATM GETC Municipal

Baja % Media % Alta % Baja % Media % Alta % Núm. %

Bar

bech

o Tractor 1 100 90 96 15 100 3 100 63 98 40 93 106 96Yunta 0 0 4 4 0 0 0 0 1 2 3 7 4 4Total 1 100 94 100 15 100 3 100 64 100 43 100 110 100

Ras

treo Tractor 1 100 33 100 10 100 0 0 28 100 16 100 44 100

Yunta 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Total 1 100 33 100 10 100 0 0 28 100 16 100 44 100

Surc

ado

Tractor 0 0 47 50 5 33 3 100 39 61 10 23 52 47Yunta 1 100

47 50 10 77 0 0 25 39 33 77 58 53

Total

1 100

94 100 15 100 3 100 64 100 43 100 110 100

Cuadro 1. Equipo utilizado para el barbecho, rastreo y surcado por los productores de maíz. Table 1. Equipment used for plowing, raking and furrowed by corn producers.

Fuente: elaboración propia con datos de la encuesta, 2009.


La fuerza animal es una fuente de energía de gran importancia para la agricultura en México sobre todo en el centro y sur del país; y se emplean principalmente en extensiones inferiores a 10 ha, ya que la superficie laborable por unidad de producción es un factor importante para elegir el tipo de energía que se ha de utilizar para las prácticas agrícolas (Anon, 1992; Cruz, 1994; Cruz, 2003; Pearson, 2003). En San José Chiapa la superficie promedio de las parcelas fue de 3.9 ha; haciendo una comparación entre parcelas de maiceros que usan tractor y los que emplean yunta (2.8 y 3.8 ha, respectivamente) se registró una diferencia significativa (t= 6.5; p< 0.05), lo que indica que los productores con menor superficie mantienen el uso de la tecnología tradicional. Otro aspecto importante que explica el empleo de la yunta es que los productores son de escasos recursos, poseen gastos promedios mensuales per cápita -el gasto mensual per cápita se calculó dividiendo el gasto mensual entre el número de miembros de la familia del productor- de $443.00, por lo que buscan las actividades que les genera menor costo.

Según el CONEVAL (2009) los habitantes del medio rural con ingresos menores de $706.69 mensuales padecen pobreza alimentaria. Si suponemos que estos gastos representan los ingresos de los productores, se puede decir que se encuentran en pobreza alimentaria. Por su parte, CONAPO (2005) ubica a éste municipio con un alto grado de marginación social. En tal caso, la yunta constituye una opción tecnológica apropiada a las necesidades del agricultor.

En la siembra prevalece el uso de semilla criolla (96%), especialmente maíz blanco y amarillo con 82 y 12%, respectivamente. El 4% restante utilizó variedades mejoradas tales como H-30, H-40, H-48 y VS-22; los productores que sembraron este tipo de semilla poseen tierras principalmente de riego y poseen un IATM alto (70.5) y medio GETC (45). En el Valle de Toluca se observó que 72.3% de productores sembró maíz criollo y 13.4% utilizó semilla mejorada bajo condiciones exclusivamente de riego (Guillén et al., 2002).

De igual manera, en la región centro oeste de Puebla (Ramírez et al., 2007) y en Tlaxcala (Damián y Ramírez, 2008) los maiceros optaron por el empleo de semilla criolla (96.7 y 92%, respectivamente). Otro estudio realizado en 16 regiones de distintos estados de la república indica que la mayor proporción de productores usa variedades locales (76.5%) y sólo 23.6% emplea variedades mejoradas (Herrera et al., 2002). La preferencia por las variedades locales se explica por: su bajo costo y la facilidad que tiene la familia para conseguirlos; su adaptación a las condiciones climáticas

the producers with lower surface keep using traditional technology. Another important aspect that explains the use of oxen is that producers are poor, have average expenditure per capita per month, the monthly expenditure per capita was calculated by dividing the monthly cost by the number of members of the family of the producer of $ 443.00, so they look for activities that generate lower cost.

According to CONEVAL (2009) rural residents earning less than $ 706.69 per month suffer food poverty. If we assume that these costs represent the incomes of producers, we can say that are in food poverty. Meanwhile, CONAPO (2005) places this municipality with a high degree of social marginalization. In this case, the oxen constitute a technological option appropriate to the needs of the farmer.

Prevails in planting the use of native corn seed (96%), especially white and yellow with 82 and 12% respectively. The remaining 4% used improved varieties such as H-30, H-40, H-48 and VS-22; the producers who planted this seed type, possess irrigation land and have a high IAMT (70.5) and half GETC (45). In the Valley of Toluca was observed that 72.3% of farmers planted landraces and 13.4% used improved varieties exclusively under irrigation (Guillén et al., 2002).

Similarly, in the central west region of Puebla (Ramirez Davis, 1981; 2007) and Tlaxcala (Damián and Ramírez, 2008) corn producers opted for the use of local varieties (96.7 and 92% respectively). Another study made in 16 regions in different states of the Republic, indicates that the largest proportion of farmers use local varieties (76.5%) and only 23.6% used improved varieties (Herrera et al., 2002). The preference for local varieties is explained by: their low cost and ease with which the family can get it; their adaptation to the climatic conditions of the region; for its use in the preparation of tortillas and other products, are pillars of the cattle production by providing a greater quantity and quality of forage, gives greater security to the farmer because he knows the seed management; the possibility of continuing to use their harvest as seed and finally for their yield (Guillén et al., 2002; Damián et al., 2010).

Weed control and fertilization

For the control of weeds, crop labor was used; the first two were carried by all maize farmers, while the third labor was performed only by 87%. The main tool used in the three tasks was the oxen (with 62, 67 and 69% respectively). The use of pulling animals is of great importance in farming, some


de la región; por su utilización en la elaboración de tortillas y otros productos; son pilares de la producción ganadera al proveer una mayor cantidad y calidad de forraje, le da mayor seguridad al agricultor porque conoce el manejo de la semilla; la posibilidad de seguir usando su cosecha como semilla y finalmente por su rendimiento (Guillén et al., 2002; Damián et al., 2010).

Control de malezas y fertilización

Para el control de malas hierbas se ejecutaron labores de cultivo; las dos primeras se realizaron por todos los maiceros, mientras que la tercera labor la efectuó sólo 87%. La principal herramienta utilizada en las tres labores fue la yunta (con 62, 67 y 69%, en orden). El uso de animales de tiro presenta gran importancia en la agricultura campesina, algunas razones son su bajo costo, resultan menos dañinos para el ambiente y se aprovechan en diversas actividades dentro de la unidad doméstica de producción (Galindo, 1993).

En cuanto al control químico, 67% de los productores empleó herbicidas, principalmente los de alto nivel de IATM. Sobresale el uso de Esterón 47 administrado a una dosis de 0.5-1 litros por hectárea. En los DDR Calpulalpan y Huamantla también se observó que el herbicida fue uno de los componentes más utilizado por los maiceros (59.8 y 61.5%, respectivamente); principalmente el nivel de alta apropiación de tecnología (Damián et al., 2007). La explicación puede estar en función al tipo de tecnología usada, ya que el herbicida resulta un sustituto directo de la mano de obra, que en muchos casos proviene de la unidad familiar (Calvo y Escobar, 1985; Damián et al., 2007).

reasons are its low cost, are less harmful to the environment and exploited in various activities within the domestic unit of production (Galindo, 1993).

With regard to chemical control, 67% of farmers used herbicides, especially those with a high level of IAMT. The use of Esteron 47stands out administered at a dose of 0.5-1 liters per hectare. In the DDR Calpulalpan and Huamantla also observed that the herbicide was one of the components used by the corn growers (59.8 and 61.5% respectively); mainly the high level of technology appropriation (Damian et al., 2007). The explanation may be based on the type of technology used, because the herbicide is a direct substitute for labor, which often comes from the family unit (Calvo and Escobar, 1985; Damian et al., 2007) Table 2.

Within synthetic fertilizers, is the use of nitrogen fertilizers, especially by corn farmers with high levels of IAMT (83%) and GETC (86%). The dose used was 69-00-00 per hectare, being lower than that recommended by INIFAP (2007) of 140-50-00 per hectare. This behavior may be because most producers also applied manure, which is an important source of organic matter and nutrients to agricultural land, contributing to the preservation and improvement of thereof (Simpson, 1991; Bolton et al., 2004; Castaños, 2009).

Control of pests and diseases

Pest control was low, only 22% of farmers applied some kind of insecticide and 24% reported having such problems but did not use any type of control. The reason is that the producer does not consider pest, as a serious problem and that some of

TAIATM GETC

Mpal.Baja Media Alta Baja Media AltaNP CF NP CF NP CF NP CF NP CF NP CF NP

I 0 0 19 69-00-00 0 0 3 69-00-00 16 69-00-00 0 0 19E 1 0 3 2565 1 0 0 0 4 1778 1 821 5A 0 0 72 69-00-00 14 138-00-00 0 0 44 69-00-00 42 69-00-00 86

0 0 8305 7362 0 0 7638 8689T 1 94 15 3 64 43 110

Cuadro 2. Número de productores de maíz, tipo de fertilizante inorgánico (dosis) y orgánico (kg ha-1) empleado por los tipos de productores de maíz de San José Chiapa Puebla.

Table 2. Number of corn producers, type of inorganic fertilizer (dose) and organic (kg ha-1) employed by the types of corn producers in San José Chiapa Puebla.

Fuente: elaboración propia con datos de la encuesta, 2009. TA= tipo de abono; NP= número de productores; CF= cantidad de fertilizante; I= fertilizante inorgánico; E= estiércol; A= Ambos fertilizantes; T= total. *Nota: para el cálculo del estiércol se empleó la ecuación de Chávez et al. (2007): E= (NA) (PVP) (PE)/100; donde NA: número de animales, PVP: peso vivo promedio, PE: (%) de peso vivo; asimismo, al resultado obtenido se le resto el porcentaje de humedad de acuerdo al tipo de animal, basándose en los datos de estiércoles en México publicados por Trinidad (2010), se descontó el porcentaje que no puede ser contabilizado.


Dentro de los fertilizantes sintéticos, destaca el uso de abonos nitrogenados, especialmente por maiceros con nivel alto de IATM (83%) y GETC (86%). La dosis más utilizada fue la 69-00-00 por hectárea, siendo menor que la recomendada por el INIFAP (2007) de 140-50-00 por hectárea. Este comportamiento puede deberse a que la mayoría de productores también aplicó estiércol, que es una fuente importante de materia orgánica y nutrientes para el suelo agrícola, y que contribuye en la conservación y mejoramiento de los mismos (Simpson, 1991; Bolton et al., 2004; Castaños, 2009).

Control de plagas y enfermedades

El control de plagas fue bajo, sólo 22% de los productores aplicó algún tipo de insecticida y 24% reportó tener este tipo de problemas pero no utilizó ningún tipo de control. La razón es que el productor no considera a las plagas como problema grave, y que algunas de las actividades que realiza (barbecho, rastreo, asociación y rotación de cultivos) sirven como método de control. Entre las principales plagas destacó el frailecillo (46%) y chapulín (38%) controladas principalmente con Parathión metílico, con una dosis de 1 litro por hectárea. En cuanto a las enfermedades no se reportó daño por algún tipo de fitopatógenos. Ramírez et al. (2007) también reportan que un bajo porcentaje de productores de maíz de la región centro oeste de Puebla tuvo plagas (31%), del cual 16% afirmó que el daño ocasionado es mínimo. En cuanto a las enfermedades en el cultivo, sólo 3% presentó este problema.

Asociación, rotación de cultivos y conservación de suelos

En la asociación y la rotación de cultivos del maíz, se distinguió que 35% de productores sembró maíz asociado con otros cultivos (especialmente frijol, haba y amaranto), notándose una relación inversa en cuanto al IATM y una relación directa respecto al GETC. Y que el porcentaje de productores que realizaron rotación

the activities that realizes (plowing, raking, association and crop rotation) served as a control. Referred to, in Table 3 that the main pests emphasized the chafer (46%) and grasshopper (38%) controlled mainly with methyl parathion at a dose of 1 liter per hectare. With regard to diseases not reported any damage from pathogens. Ramírez et al. (2007) also reported that a low percentage of maize producers in the Midwest region of Puebla had pests (31%), of which 16% said that the damage is minimal. With regard to disease in the crop, only 3% had this problem.

Association, crop rotation and soil conservation

In the association and crop rotation of corn distinguished, that 35% of producers planted corn associated with other crops (especially beans, broad beans and amaranth), noting an inverse relationship in terms to IAMT and a direct relationship with respect to the GETC. And the percentage of producers who made crop rotation increased considerably (Table 4), sowing corn alternating with legumes (beans, alfalfa and broad bean) and barley. Also found that there is direct relationship between the rotation, the use of modern technologies and farming. Damian et al. (2007) note that rural practices are common among producers Tlaxcala (65% in intercropping, 75.5% in crop rotation and 63.3% using conservation techniques).

These are practices that prevail because they provide many benefits to the farming system such as increased of yield, efficient employment of labor, reduce the risk of production

in the presence of adverse environmental factors, reduce weed problems, pests and diseases, increase levels of available nitrogen in the soil, remaining synthetic fertilizer requirements, get the balance in nutrient intake, avoid dominance of one type of root exudate that inhibit the growth of other crops, reduce soil erosion and help to maintain the sustainability of the soil (Harwood, 1971; Igzoburkie, 1971; Lépiz, 1971; Davis, 1981; Altieri and Nicholls, 2007;

Control de plagasIATM GETC Municipal


Si 0 0 19 20 5 33 2 67 15 23 7 16 24 22No 1 100 75 80 10 67 1 33 49 73 36 84 86 78

Total 1 100 94 100 15 100 3 100 64 100 43 100 110 100

Cuadro 3. Control de plagas por los productores de maíz de San José Chiapa, Puebla. Table 3. Pest control by corn producers in San José Chiapa, Puebla. Association, crop rotation and soil conservation.

Fuente: Elaboración propia con datos de encuesta, 2009.


creció considerablemente (Cuadro 4), sembrando el maíz de forma alternada con leguminosas (frijol, alfalfa y haba) y cebada. También se encontró que existe relación directa entre la rotación y el empleo de tecnologías modernas y campesinas. Damián et al. (2007) señalan que las prácticas campesinas son de uso común entre los productores tlaxcaltecas (65% en asociación de cultivos, 75.5% en rotación de cultivos y 63.3% usa técnicas de conservación).

Estas son prácticas prevalecen porque proporcionan muchos beneficios al sistema agrícola como el aumento del rendimiento, empleo en forma eficiente de la mano de obra, disminuyen el riesgo de la producción en presencia de factores adversos al ambiente, reducen problemas de malezas, plagas y enfermedades, aumentan los niveles de nitrógeno disponible en el suelo, restan la necesidad de fertilizantes sintéticos, consiguen el equilibrio en el consumo de nutrientes, evitan el dominio de un mismo tipo de exudado radicular que inhiba el crecimiento de otros cultivos, disminuyen la erosión edáfica y ayudan a mantener la sustentabilidad de los suelos (Harwood, 1971; Igzoburkie, 1971; Lepiz, 1971; Davis, 1981; Altieri y Nicholls, 2007; Castaños, 2009). Además de que provee distintos productos para el autoconsumo que permiten complementar la dieta de la unidad familiar; o ser utilizados para su venta.

Castaños, 2009). Besides it provides various products for consumption that can complement the household diet, or used for sale.

Soil conservation was carried out by more than half of producers (Table 5), especially those with an intermediate level of IAMT and a high level of GETC. This activity prevents the erosion of agricultural soils and helps to increase quality and fertility. Also contributes to the productivity of thereof.

Most producers that do not conserve the soil have no slope plots (91%), while producers who perform conservation techniques have sloping plots (96%). This is due to the close relationship between soil erosion and slope, that is, to greater the inclination the greater danger of erosion by water runoff and gravity (Núñez, 1985). The soil conservation techniques most commonly used were the borders and ditches.

Management and productivity of maize

The data in Table 6 indicate that the average yield of corn in San José Chiapa (2 767 kg ha-1) exceeded the state yield for 2009, which was 2 160 kg ha-1 (SIAP, 2010). Similarly, it is noted that the use of technologies: a) is medium, producers applied on average 56.2 units of the technological package recommended by INIFAP and 65.3 units of farming

ActividadIATM GETC Municipal


Aso

ciac

ión Si 1 100 33 35 5 33 0 0 22 34 17 40 39 35

No 0 0 61 65 10 67 3 100 42 66 26 60 71 65

Total 1 100 94 100 15 100 3 100 64 100 43 100 110 100

Rot

ació

n Si 0 0 64 68 13 87 0 0 42 66 35 81 77 70No 1 100 30 32 2 13 3 100 22 34 8 19 33 30

Total 1 100 94 100 15 100 3 100 64 100 43 100 110 100

Con

serv

ació

n Si 0 0 61 65 5 33 0 0 24 38 42 98 66 60No 1 100 33 35 10 67 3 100 40 62 1 2 43 40

Total 1 100 94 100 15 100 3 100 64 100 43 100 110 100

Cuadro 4. Asociación, rotación de cultivos y conservación de suelos entre productores de maíz de San José Chiapa, Puebla.Table 4. Association, crop rotation and soil conservation among maize producers in San José Chiapa, Puebla.

Fuente: elaboración propia con datos de la encuesta, 2009.


La conservación de suelos fue realizada por más de la mitad de productores (Cuadro 4), sobre todo los de nivel medio de IATM y alto GETC. Esta actividad evita la erosión de los suelos agrícolas y ayuda al aumento de su calidad y fertilidad. También contribuye a la productividad de los mismos.

La mayoría de productores que no conservan los suelos, poseen parcelas sin pendiente (91%), mientras que los productores que realizan técnicas de conservación, tienen parcelas con pendiente (96%). Esto se debe a la estrecha relación que existe entre la erosión del suelo y la pendiente; es decir, a mayor inclinación hay mayor peligro de erosión por el agua de escorrentía y por acción de la gravedad (Núñez, 1985). Las técnicas de conservación de suelos más empleadas fueron los bordos y zanjas.

Manejo del maíz y productividad

Los datos del cuadro 6 indican que el rendimiento promedio de maíz en San José Chiapa (2767 kg ha-1) superó al rendimiento estatal para 2009, que fue de 2 160 kg ha-1 (SIAP, 2010). De igual manera se observó que el empleo de tecnologías: a) es de nivel medio, los productores aplicaron en promedio 56.2 unidades del paquete tecnológico recomendado por el INIFAP y 65.3 unidades de las tecnologías campesinas; b) es diferenciado, ya que el valor del IATA va de 32.5 a 73.9 unidades y el valor del GETC se encontró en un rango de entre 20 a 83.3 unidades; y c) hay una relación directa entre empleo de tecnologías y el rendimiento.

Por lo tanto, se puede afirmar que la investigación agrícola realizada por el INIFAP y las tecnologías campesinas es relevante. Sin embargo, hay que hacer notar que la proporción en que aumentó el uso de la tecnología no correspondió con el incremento de los rendimientos. Por ejemplo, los rendimientos de los productores de IATM bajo y medio fueron prácticamente iguales, mientras que el índice se incrementó en 40%; y d) existe una diferencia notoria en los rendimientos entre los productores que sembraron bajo condiciones de temporal y riego, aun cuando los valores de IATM y GETC no reflejaron esta discrepancia, indicando que el recurso agua es fundamental para elevar los rendimientos por hectárea. En cuanto al rendimiento por niveles de tecnología, se encontró que fue mayor en el nivel alto tanto del IATM (t=3.09; p=.003) como del GETC (t=-3.479; p=.001) con respecto a los otros grupos, demostrando que ambos tipos de tecnologías elevan los rendimientos.

technologies b) is differentiated because the value of IATA is from 32.5 to 73.9 units and the value of the GETC was found in a range between 20 to 83.3 units, and c) there is a direct relationship between use of technology and yield.

Therefore, it can be said that agricultural research conducted by INIFAP and rural technologies is relevant. However, it should be noted that the extent to which increased the use of technology did not correspond with increased yields. For example, yields of producers with a low and medium IAMT were virtually identical, while the rate increased by 40%, and d) there is a noticeable difference in yields between farmers that planted under rainfed and irrigated conditions, even when IAMT and GETC values did not reflected this discrepancy, indicating that the water resource is essential to increase yields per hectare. In terms of yield by levels of technology, was found to be greater in the high level of both the IAMT (t= 3.09, p= .003) as the GETC (t= 3479, p= .001) with respect to the other groups, demonstrating that both types of technologies yields increase.

At high levels of technology use, the percentage that used modern technologies was 11% while the percentage of farmers with farming technologies was 41%, by striking the importance of these technologies to farmers. This is due to the many benefits they bring these technologies to crops, such as: increase yields, diversify the agro-ecosystem, reduce weed problems, pests and diseases, increase organic matter and nutrients, reduce soil erosion, maintain the sustainability of soil and are low-cost technologies for producers (Bolton et al., 2004; Altieri and Nicholls, 2007). It must be recognized in traditional peasant cultures have developed systems of natural resource management much more efficient ecologically than developed at present, governed by the market and the logic of profit (Guzmán, 1994).

Conclusions

In San José Chiapa Puebla, coexist in the management of modern technologies in corn with farming practices. Meanwhile, modern technologies are prevalent in activities such as site preparation, weed control and fertilization;


En los niveles altos de uso de tecnologías, el porcentaje que utilizó tecnologías modernas de 11%, mientras que el porcentaje de productores con tecnologías campesinas fue 41%, haciendo notable la importancia de este tipo de tecnologías para los productores. Esto se deba a los múltiples beneficios que aportan éstas tecnologías hacia los cultivos, tales como: aumentar el rendimiento, diversificar el agroecosistema, reducir problemas de malezas, plagas y enfermedades, incrementar el contenido de materia orgánica y de nutrientes, disminuir la erosión edáfica, mantener la sustentabilidad de los suelos y son tecnologías de bajo costo para los productores (Bolton et al., 2004; Altieri y Nicholls, 2007). Se le debe reconocer a las culturas campesinas tradicionales que han desarrollado sistemas de manejo de los recursos naturales mucho más eficientes desde el punto de vista ecológico que los desarrollados en la actualidad, regidos por el mercado y la lógica de lucro (Guzmán, 1994).

Conclusiones

En San José Chiapa Puebla, coexisten en el manejo del maíz tecnologías modernas con prácticas campesinas. Por su parte, las tecnologías modernas resultan predominantes en actividades como preparación del terreno, control de malezas y fertilización; en tanto, las tecnologías campesinas sobresalen en la siembra (surcado y tipo de semilla), fertilización (uso de estiércol), asociación, rotación de cultivos, y conservación de suelos. El tractor es uno de los principales medios empleado en las primeras actividades agrícolas. La semilla criolla prevalece entre los productores por las ventajas que representan, como bajo costo, accesibilidad y resistencia a condiciones climáticas de la región, entre otras.

while, rural technologies excel at sowing (furrowed and type of seed), fertilizer (use of manure), crop rotation and soil conservation. The tractor is one of the main tools employed in the first agricultural activities. The native seed prevails among producers for the benefits they represent, as low cost, accessibility and resistance to weather conditions in the region, among others.

Improved materials also have certain advantages, however, only 4% preferred its use, probably because farmers prefer to plant seeds they harvest from their own crops, plus the possible increase in production costs that occurs with these varieties. In chemical fertilization, stands the use of synthetic nitrogen fertilizers, but at lower doses than those recommended by INIFAP. There are also a high number of producers that use manure as fertilizer. Pest control is low and there is no report of crop diseases.

Despite the social importance of rural technologies, were not found included in the technological packages generated and recommended by INIFAP for San José Chiapa, which takes away its importance and decreases the possibility of a more integrated management of the crop. The use of both modern and farming technologies generated an increase in yield per hectare surpassing the state average yield. This highlights the importance of these technologies, especially the farmers who rely on a greater respect for the environment where it develops the agro ecosystem.

Indicadores Baja Media Alta Municipio

Temporal Rendimiento 2600 2603 3036 2649IATM 32.5 53.7 73.7 55.6

Riego Rendimiento 0 4900 4775 4816IATM 0 52.8 74.3 67.1

Temporal Rendimiento 2100 2547 2826 2649GETC 20 55.5 83.3 65.9

Riego Rendimiento 0 4816 0 4816GETC 0 53.3 0 53.3

Cuadro 5. Número de productores, rendimiento (kg ha-1), IATM y GETC por tipología.Table 5. Number of producers, yield (kg ha-1), IAMT and GETC by typology

Fuente: elaboración propia con datos de encuesta, 2009.



Los materiales mejorados también poseen ciertas ventajas sin embargo sólo 4% prefirió su uso, probablemente porque los productores prefieren sembrar semillas que adquieren de sus propias cosechas, además por el posible incremento en los costos de producción que se da con estas variedades. En la fertilización química, sobresale el uso de fertilizantes sintéticos nitrogenados, pero en dosis más bajas que las recomendadas por el INIFAP. Asimismo, existe un alto número de productores que emplea estiércol como abono. El control de plagas es bajo y no hay reporte de enfermedades del cultivo.

A pesar de la relevancia social de las tecnologías campesinas, no se encontraron incluidas en los paquetes tecnológicos generados y recomendados por el INIFAP para San José Chiapa, lo que resta la importancia debida y disminuye la posibilidad de un manejo más integral del cultivo. El uso de tecnologías tanto modernas como campesinas generó un incremento en el rendimiento por hectárea superando al rendimiento promedio estatal. Esto resalta la importancia de este tipo de tecnologías, principalmente las campesinas que se basan en un mayor respeto al medio ambiente donde se desarrolla el agroecosistema.

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Eficiencia de la zeolita como aditivo de la urea e inoculaciónmicorrizica en el cultivo de trigo*

Efficiency of zeolite as urea additive and mycorrhizal inoculation on wheat crop

Esteban Salvador Osuna-Ceja1§, Andrés María-Ramírez2, Roberto Paredes-Melesio3, José Saúl Padilla Ramírez1 y Alma Delia Báez-González1

1Campo Experimental Pabellón, Aguascalientes, INIFAP. Carretera Aguascalientes-Zacatecas, km 32.5. A. P. 20. Pabellón de Arteaga, Aguascalientes, México. Tel. 01 465 958 01 86. Ext. 118. Fax. 01 465 9580167. ([email protected]). 2Investigador hasta 2011. Sitio Experimental Tlaxcala. Tel. 01 247 47 50 594 ó 01 2474722083. ([email protected]). 3Campo Experimental Bajío, Celaya, Guanajuato, km 6.5. C. P. 38110. A. P. 112 Tel. 01 461 6115323. Ext. 149. Fax 01 461 6115431. ( [email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].


Aceptado: julio de 2012

Resumen

La zeolita y la micorriza son productos naturales que se distinguen por su utilidad en la agricultura, debido a que el primero al entrar en contacto con el amonio lo retienen en su estructura interna y externa, funcionando entonces como un fertilizante nitrogenado de lenta liberación y, el segundo su simbiosis mutualista entre hongos endófitos y las raíces de las plantas cultivadas beneficia la absorción del fósforo a la planta. El presente trabajo se realizó con el objetivo de evaluar la eficiencia de utilización de la urea combinada con zeolita y asociada con micorriza, en el cultivo de trigo bajo riego. El estudio se realizó en Pabellón, Aguascalientes, durante el ciclo otoño-invierno. Se evaluaron seis tratamientos: dos concentraciones de zeolita (0 y 25%), tres dosis de urea (0, 75 y 100%) y un tratamiento adicional preparado sólo con micorriza. Todos ellos conformaron un arreglo factorial. La distribución de tratamientos fue en franjas sin repeticiones, en una superficie de una hectárea. El tamaño de las franjas (16.67 m de ancho x 100 m de largo) fue de 1 667 m2 por tratamiento. Las variables evaluadas fueron rendimiento de grano, contenido de nitrógeno en la hoja bandera en la etapa de grano lechoso y algunas variables de suelo. Los resultados obtenidos demostraron

Abstract

Zeolite and mycorrhizae are natural products that are useful in agriculture. The former retains ammonium in both its internal and external structure, acting as a reservoir of slowly released nitrogen fertilizer, while the latter is a complex of soil fungi that form mutualistic symbiosis with the roots of plants and increase the absorption of phosphorus to the plant. This study aims to evaluate the efficiency of the use of urea combined with zeolite and mycorrhizae on wheat crop under irrigation. The study was conducted in Pabellón, Aguascalientes, Mexico, from December 2009 to May 2010. The following combinations of zeolite and urea were evaluated: 25% zeolite-75% urea, 0% zeolite-100% urea and 0% zeolite-0% urea with and without mycorrhizae, for a total of six treatments. The treatments were established on strips (16.67m x 100m) of 1 667m2 each. Seed yield, flag leaf (HB) N concentration at grain filling stage and some soil properties were evaluated. The results show that urea combined with 25% zeolite enabled the substitution of 25% of the nitrogen fertilization for the crop with or without mycorrhizae and significantly increased wheat yield.

Esteban Salvador Osuna-Ceja et al.1102 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

que la urea mezclada con zeolita al 25% permitió sustituir 25% de la fertilización nitrogenada para el cultivo con y sin micorriza, incrementando significativamente el rendimientodel mismo.

Palabras clave: amonio, micorriza, sustentable, zeolita.

Introducción

La urea es la fuente de fertilizante nitrogenado más utilizado en el sector agrícola del país. Dentro de las razones que explica la generalización de su utilización, se destaca su disponibilidad comercial, su elevada concentración de nitrógeno (N) por unidad de producto (46% de N) y la gran solubilidad en la solución del suelo. Sin embargo, muchas veces se reduce la eficiencia de su utilización debido a la ocurrencia de pérdidas de N por volatilización de amoniaco (NH3) en suelos bajo sistemas de producción agrícola (Watson, 2000; Bolado et al., 2003; Chevallier y Toribio, 2006).

Se ha reportado un incremento en la volatilización del amoniaco en los suelos agrícolas, principalmente en aquellos donde se manejan residuos en la superficie. Este incremento se debe a una mayor actividad del enzima ureasa, la cual se concentra en la superficie del suelo en todos los sistemas agrícolas, incrementando las tasas de hidrólisis de la urea debido a que el residuo, por tener baja capacidad de retención de cationes y baja capacidad amortiguadora del pH permite un aumento del pH durante la hidrólisis, y por consecuencia una mayor cantidad de amoniaco en la solución (Verchot et al., 2000). Otra causa del incremento en el pH de la parte superficial del suelo es la movilidad de los productos de la hidrólisis de la urea debido a sus diferencias en carga eléctrica, ya que el amonio sería retenido por las arcillas causando acumulación en la superficie donde se puede perder como amoniaco (Mikan et al., 2000; Sánchez, 2002). Todos estos factores provocan que exista una baja eficiencia del uso de la urea en suelos agrícolas debido a la volatilización del amoniaco y a la inmovilización del N por los microorganímos (Bowen y Franco, 2003).

Debido al alto costo de la fertilización nitrogenada, las pérdidas por ineficiencia del fertilizante puede disminuir en parte las ventajas comparativas de la aplicación de éstos para el aumento del rendimiento de los cultivos. La baja eficiencia del nitrógeno en sistemas de producción agrícola puede ocurrir debido a uno o varios de los procesos involucrados en el ciclo del nitrógeno en el suelo. Con la finalidad de mejorar

Key words: ammonium, mycorrhizae, sustainability, zeolite,

Introduction

Urea is the most widely used nitrogenous fertilizer in Mexican agriculture because of its commercial availability, high nitrogen concentration (46% of N), and great solubility in the soil solution. However, urea efficiency may be reduced due to soil N losses through volatilization of ammonia (NH3) under agriculture production systems (Watson, 2000; Bolado et al., 2003; Chevallier and Toribio, 2006).

An increase in ammonia volatilization has been reported, occurring mainly in agricultural soils where crop residues are left on the soil surface. This increase is due to the greater activity of the urease enzyme, which is concentrated at the soil surface of most agriculture systems. Hydrolysis rates of urea increase because the crop residues, with their low cationic retention capacity and low pH buffering capacity, allow an increase of pH during hydrolysis and, consequently, more ammonia in the soil solution (Verchot et al., 2000). Another cause of the increase of pH on the soil surface is the mobility of the products of the urea hydrolysis due to its different electric charges; the retention of ammonium by clay particles causes an accumulation on the soil surface where it can be lost as ammonia (Mikan et al., 2000; Sánchez, 2002). These factors, volatilization of ammonia and N immobilization by soil microorganisms, are the main reasons for the low efficiency in the use of urea in agricultural soils (Bowen and Franco, 2003).

With the high cost of nitrogen fertilizer, N losses due to low efficiency of fertilizers may decrease the comparative advantages of its application to increase crop yields. In order to increase N use efficiency and reduce environmental pollution risks due to N lixiviation to aquifers and N volatilization to air, it is essential to use technologies applicable to the judicious administration of nitrogen in the agricultural production systems- i.e., technologies that require minimum amounts of nitrogen to reach maximum crop yield potential. In this sense, zeolite and mycorrhizae have the potential to increase the efficiency of N fertilizers and the intake of nutrients such as phosphorus (P) that have slow mobility in the soil solution Both are widely used and are associated with the new tendencies of technologies that are environment-friendly and that contribute to the

Eficiencia de la zeolita como aditivo de la urea e inoculación micorrizica en el cultivo de trigo 1103

esta eficiencia y evitar riesgos de contaminación ambiental, por la lixiviación del N no absorbido hacia los mantos freáticos y volatilización hacia el aire, es conveniente utilizar tecnologías aplicables a la gestión razonada del nitrógeno en los sistemas de producción agrícola, con el fin de hacerlos sustentables, aportando cantidades mínimas necesarias para alcanzar el máximo rendimiento potencial de los cultivos. En este contexto, la zeolita y la micorriza, son una alternativa de solución para el uso eficiente del fertilizante nitrogenado y la absorción de nutrientes de poca movilidad en el suelo como es el fósforo (P). Ambos, son productos de uso universal muy relacionados con las nuevas tendencias de aplicación de tecnologías ambientales limpias y de mejoramiento de la calidad de vida (Flores et al., 2003; Cárdenas et al., 2004; Millán et al., 2008; Ahmed et al., 2009).

Las propiedades físicas y químicas de las zeolitas (minerales aluminosilicatos) hacen de las mismas un mejorador potencial del suelo, debido a su gran afinidad por el ión amonio (Triana, 1992). Su aplicación incide en la reducción de las pérdidas de N en los suelos agrícolas, lo cual incrementa el aprovechamiento de este elemento por los cultivos (John et al., 1998). Debido a estas características, las mezclas de zeolita con los fertilizantes nitrogenados, es una alternativa de solución, su síntesis tiene por objeto reunir en un solo producto las ventajas de los materiales que les dan origen; es decir, lograr una concentración nutrimental suficientemente elevada y balanceada, con una liberación lenta de nutrimentos, lo que prolonga su efecto residual y permite a la planta absorberlos a un ritmo más acorde con su requerimiento fisiológico (Flores et al., 2007; Millán et al., 2008).

Por otra parte las técnicas basadas en el uso de las micorrizas son de gran utilidad en el ámbito agronómico. La implementación de la fertilización ecológica como una forma de agricultura sostenible, donde se utilizan abonos verdes, humus, compostas o micro-organismos beneficiosos, en este caso la Micorriza (hongos micorrízicos arbusculares) para movilizar y reciclar nutrientes y aprovechar la fertilidad del suelo, es una forma importante de nutrición que disminuye costos de producción así como la contaminación ambiental. La micorriza “simbiosis mutualista” entre algunos hongos endófitos y las raíces de las plantas, muestran la ventaja de favorecer a la planta para que ésta obtenga el máximo beneficio de la asociación. La asociación simbiótica entre el endófito y la planta, actúa como un complemento de la raíz de la planta en la toma de nutrientes, especialmente en la absorción de fósforo, aumento de la tolerancia a condiciones de estrés abiótico,

improvement of the quality of human life. (Flores et al., 2003; Cárdenas et al., 2004; Millán et al., 2008; Ahmed et al., 2009).

The physical and chemical properties of zeolite (aluminum-silicates minerals), particulary its great affinity for the ammonium ion, enable it to act as a potential soil improver (Triana, 1992). Zeolite application reduces N losses in agricultural soils, thereby increasing N use by crops (John et al., 1998). Due to these properties, the combination of zeolite with N fertilizers can achieve a more elevated and balanced nutrimental concentration, with slow release of nutrients, allowing plants to adsorb them according to their physiological requirements (Flores et al., 2007; Millán et al., 2008).

The use of mycorrhizae could also benefit agriculture. Ecological fertilization for sustainable agriculture with the use of green manures, humus, composts, or beneficial microorganisms such as mycorrhizae (arbuscular mycorrhizal fungi) to improve the use of soil nutrients is an important form of plant nutrition that reduces production costs and environmental pollution. Mycorrhizae form a mutualistc symbiosis between endophytic fungi and plant roots, which favors root uptake of soil nutrients. This symbiosis between mycorrhizae and plant roots acts as a complement in the uptake of soil nutrients by plant roots, especially for phosphorus; it increases plant tolerance to abiotic stress and improves soil quality and production of agricultural crops (Alarcón and Ferrera, 2000; Álvarez and Anzueto, 2004; Barrer, 2009).

This study aims to evaluate the efficiency of combining urea as N fertilizer with zeolite and mycorrhizae on wheat yield under irrigated conditions.


Description of the experimental site

The study was conducted from December 2009 to May 2010 at the Campo Experimental “Pabellón”, Aguascalientes, Mexico, located at 22º 11' North latitude and 102º 20' West Longitude, with an elevation of 1 912 masl. Soil type at the experimental site is Calcisol, sandy-loam texture, pH moderately alkaline (7.6), with organic matter content of 1.3% and N-P-K content of 16.1, 18.5 and 405 ppm, respectively. Based on these data, the soil fertility under study is considered low.


mejoramiento de la calidad del suelo, y aumento en la productividad de los cultivos agrícolas (Alarcón y Ferrera, 2000; Álvarez y Anzueto, 2004; Barrer, 2009).

Con la finalidad de contribuir a establecer la función de la zeolita como fertilizante de lenta liberación y a la micorriza como un biofertilizante para la absorción de P, ambos de bajo costo. En el ciclo otoño-invierno 2010 se desarrolló el presente trabajo con el objetivo de evaluar la eficiencia de utilización de la urea combinada con Zeolita y asociada con Micorriza, en el cultivo de trigo bajo riego.


Descripción del sitio experimental

El presente trabajo se llevó a cabo en el 2010 en el Campo Experimental Pabellón, Aguascalientes; localizado a los 22º 11' latitud norte y 102º 20' longitud oeste, 1 912 msnm. El suelo del sitio experimental es tipo Calcisol, de textura migajón-arenoso con pH moderadamente alcalino de 7.6, con 1.3% de materia orgánica y el NPK de 16.1, 18.5 y 405 ppm, respectivamente. Por tanto, se asume que la fertilidad del suelo en estudio es baja.

El clima predominante, de acuerdo con la clasificación de Köeppen modificada por García (1981), es de tipo estepario o semidesértico (BS). La temperatura media anual es de 16.7 ºC, la media anual máxima es de 20 ºC y la mínima es de 13.2 ºC. Las temperaturas extremas registradas han sido de 44 ºC y de -10 ºC. El período libre de heladas con 60% de probabilidad de ocurrencia, oscila entre 250 y 300 días, de marzo a noviembre (Medina et al., 2006).

Se utilizó la variedad mejorada de trigo Urbina bajo riego y los siguientes materiales: a) zeolita, mineral aluminosilicato con cargas negativas de manera natural, propiedad que les da una alta capacidad de intercambio catiónico, absorción y adsorción de iones, y una liberación lenta de nutrimentos; b) micorriza-INIFAP, hongos endófitos con capacidad de asociación con las raíces de plantas superiores, como el cultivo mencionado, facilitando la disponibilidad de nutrimentos de poca movilidad como el fósforo, principalmente, incrementando el área radicular y obteniendo una mayor superficie de absorción de agua; y c) fertilizantes minerales nitrogenados (urea), fosforados (superfosfato de calcio triple) y potásicos (cloruro de

According to Köeppen modified by García (1981), the climate in the area is semi-arid. The annual mean temperature is 16.7 ºC; average annual maximum temperature is 20 ºC while the minimum is 13.2 ºC. The registered extreme temperatures are 44 ºC and- 10 ºC. The period free of freezing temperatures at 60% of probability is from 250 to 300 days, from March to November (Medina et al., 2006).

The improved variety of wheat “Urbina” was sowed under irrigated conditions and the following factors were included: a) zeolite, an aluminum-silicate mineral having negative charges giving it a high cationic exchange capacity, adsorption and desorption of ions, and a slow release of nutrients b) mycorrhizae-INIFAP, endophytic fungi having the ability to associate with roots of most plants and increase the uptake of slow mobility nutrients in the soil, such as phosphorus, and the volume of soil explored by roots and c) Mineral fertilizers such as nitrogen (urea), phosphorus (calcium superphosphate) and potassium (potassium chloride), as a source of N-P-K, which are the main macro-nutrients used in agriculture, as well as those having high cost and low use efficiency. These materials were evaluated alone or mixed, substituting 25% of nitrogen fertilizer of the recommended dosage (180-60-30 kg ha-1 of N-P-K) for wheat crop in the region of study. Phosphorus and potassium fertilization were constant in the evaluation. The combination of these factors resulted in six treatments which were evaluated.

The experiment was conducted in the field in strips measuring 16.67 m (width) x 100 m (length) or 1 667 m2 per treatment in a total area of 1 hectare.

The amount of nitrogen fertilizer applied per strip was 64 kg (180 kg N.ha-1) and 48 kg (135 kg N ha-1) of urea for treatments having full N-fertilization (100%) and 75% N-fertilization, respectively. The mixtures urea-zeolite and mycorrhizae-seeds were prepared as follows: i) 25% zeolite and 75% urea were placed in a cylindrical container of approximately 30 l, and the mixture was manually rotated for 10 min to homogenize it. The mixture was then transferred to plastic sacks and taken to the experimental site to be placed in the fertilizer container of the sowing machine and applied at sowing; and ii) The same procedure was used to prepare the mycorrhizae-seeds-adherent mixture, but in this case, the mixture was prepared the day before sowing because the seeds needed to be air-dried to avoid problems with the sowing machine (Table 1).


potasio), como proveedores de nitrógeno, fósforo y potasio a las plantas cultivadas, ya que son los principales macro-nutrimentos usados en la agricultura, de mayor costo para el productor y de menor eficiencia en su uso.

Estos materiales, se evaluaron solos y mezclados sustituyendo al fertilizante nitrogenado en 25%, de acuerdo a la dosis óptima recomendada (180-60-30 kg ha-1 de NPK) para el cultivo. En el caso del fósforo y el potasio estos se mantuvieron constantes en la evaluación. Se evaluaron seis tratamientos.

La cantidad de fertilizante nitrogenado aplicado a cada tratamiento fue de 64 kg de urea (180 kg ha-1) en el caso de la fertilización completa (100%) y 48 kg cuando se redujo la dosis de fertilización 25%. Las mezclas urea-zeolita y la micorriza-semilla se prepararon de la manera siguiente: i) 25% zeolita y 75% de urea fueron colocados en un recipiente cilíndrico rotativo de lámina de 30 litros, girándolo manualmente durante 10 min con el fin de homogeneizar la mezcla.

El sustrato resultante fue envasado en costales para posteriormente trasladarlo a la parcela y colocarlo en el depósito fertilizador de la sembradora al momento de realizar la siembra; y ii) El mismo procedimiento empleado para mezclar la zeolita y la urea, fue utilizado para la mezcla de micorriza-semilla-adherente. Esta se realizó un día antes de la siembra ya que se requiere extender la semilla para su secado y así evitar problemas de apelmazamiento de la semilla al momento de la siembra.

El diseño de campo estuvo integrado por dos porcentajes de zeolita (0 y 25 %), tres dosis de urea (0, 75 y 100%) con y sin micorriza. Todos ellos conformaron los tratamientos de un arreglo factorial (Cuadro 1). La distribución de tratamientos fue en franjas sin repeticiones, en una superficie de una hectárea. El tamaño de las franjas (16.67 m de ancho x 100 m de largo) fue de 1 667 m2 por tratamiento.

El terreno se barbechó y rastreó antes de la siembra, el cultivo anterior fue maíz forrajero. La siembra se realizó con maquinaría, en tierra húmeda después de un riego de presiembra se realizó el 19 de diciembre. Se fertilizó al momento de la siembra con los tratamientos ya mencionados y la densidad de siembra utilizada fue de 130 kg ha-1 de semilla. Durante el desarrollo del cultivo se aplicaron seis riegos de auxilio.

The field was plowed and disked before sowing; the crop of the previous year was forage corn. Sowing was on 19 December 2009, using a tractor after a pre-sowing irrigation to ensure good seed germination. Fertilization according to N-treatments plus P and K was applied at sowing time. The amount of seed used was 130 kg ha-1. Six irrigations were applied during the crop season to maintain good soil moisture content.

A composite soil sample of the experimental site was taken, using a systematic method in which simple soil subsamples were taken at a depth of 20 cm. Individual soil sub-samples were air-dried, sieved and mixed to get the composite soil sample that was sent to the laboratory for physical and chemical analyses.

The physical and chemical analyses were performed according to the analytical procedures of the Mexican official norm NON-021-RECNAT-2000. The following were analyzed: texture (hydrometer of Bouyoucus); bulk density (Probeta); pH (CaCl2 0.01 M, relation 1:2.5); organic matter (humidity digestion of Walkley and Black), total nitrogen (micro Khjeldahl with salicylic acid), extractable phosphorus (Bray method) and interchangeable K. Table 2 shows the values obtained from the soil analysis.

During crop growth, the nitrogen content of the flag leaf (HB) at seed filling stage was determined. A minimum sample of ten HB leaves was randomly sampled along the strips of each treatment when the crop was at the grain filling stage. Then leaves were dried in an oven at 60 ºC until constant weight, then ground and sieved in a 1mm mesh. After this, total N content was determined by the Kjeldhal method according to Nelson and Sommers (1973).

Tratamientos Zeolita (%) Urea (%) Micorriza1 25 75 Sin2 25 75 Con3 0 100 Sin4 0 100 Con5 0 0 Sin6 0 0 Con

Cuadro 1. Tratamientos de factorial con zeolita, urea y micorriza.

Table 1. Treatments evaluated with combinations of Zeolite, N-fertilization (urea) and mycorrhizae.


En la parcela se colectó una muestra compuesta de suelo que estuvo integrada por una serie de submuestras simples obtenidas mediante un muestreo sistemático alineado, a una profundidad de 20 cm. Las muestras fueron secadas al aire, se tamizaron, y se enviaron al laboratorio para sus análisis físicos y químicos.

Los análisis físicos y químicos de suelo se realizaron mediante los procedimientos analíticos de rutina de la norma oficial Mexicana NON-021-RECNAT-2000. Se determinó: textura (hidrómetro de Bouyoucus); densidad aparente (Probeta); pH (CaCl2 0.01 M, relación 1:2.5); materia orgánica (digestión húmeda de Walkley y Black), nitrógeno total (micro Khjeldahl con ácido salicílico), fósforo extraíble (método bray) y K intercambiable. En el Cuadro 2, se muestra los valores obtenidos.

Durante el ciclo del cultivo se cuantificó el contenido del nitrógeno en la hoja bandera (HB) en la etapa de grano lechoso. Se tomaron como mínimo 10 hojas de HB en cada tratamiento, cuando el cultivo se encontraba en el comienzo de grano lechoso. Las hojas fueron secadas a 60 ºC hasta peso constante y molidas hasta pasar por malla de 1 mm. Posteriormente se determinó el contenido de N total por Kjeldhal según Nelson & Sommers (1973). Estimación del rendimiento de grano

Al término del ciclo del cultivo se evalúo el rendimiento de grano (kg ha-1), mediante la toma de diez muestras por tratamiento. Con el propósito de distribuir la muestra en cada uno los tratamientos de la parcela, se recomendó tomar la muestra al azar. El tamaño de muestra fue de un m-2 en el que se cosecharon y desgranaron todas las espigas. El rendimiento cosechado por hectárea se obtuvo mediante una regla de tres simple. Al peso del grano total cosechado en el tratamiento, se le restó 7% considerando que el grano al momento de cosechar su contenido de humedad fue de 20%. El peso restante fue el rendimiento por tratamiento por parcela a 13% de humedad.

Eficiencia agronómica relativa (EAR) de la zeolita y micorriza

A fin de facilitar el entendimiento de la información recabada los datos de rendimiento de trigo en grano se expresaron en función de la eficiencia agronómica relativa (ear) de la zeolita y la micorriza INIFAP. El cual expresa el comportamiento del rendimiento promedio de los tratamientos de fertilización

Grain yield estimation

At the end of the crop cycle, grain yield was estimated (kg ha-1) by randomly taking ten samples of 1.0 m2 per treatment. Grain yield was recorded after obtaining all grains from the spikes. Grain yield per sampled plots was expressed as yield per hectare. Harvested grain was adjusted at 13% of moisture content on seeds.

Relative agronomic efficiency (RAE) of zeolite and mycorrhizae

To facilitate understanding of the wheat grain yield data, information was expressed as a function of the relative agronomic efficiency (RAE) of zeolite and mycorrhizae-INIFAP. The RAE expresses the behavior of the average grain yield of the zeolite and mycorrhizae treatments with respect to the full N-fertilized treatment in percentage based on the following equation:

Where: i) Rend. NZeo= Grain yield of treatment having 75% [of] N-fertilization plus 25% zeolite; ii) Rend. TOF= grain yield treatment with full N-fertilization (100% [de] N) and iii) Rend. T= Grain yield of control treatment (0% N - 0% zeolite and without mycorrhizae).

Cuadro 2. Características físicas y químicas del Calcisol en el sitio experimental. Pabellón, Aguascalientes. 2010.

Table 2. Physical and chemical characteristics of the soil at the experimental site. Pabellón, Aguascalientes, 2010.

Propiedad ClasificaciónTextura Franco-arenoso MediaArena (%) 67 MediaArcilla (%) 9 BajaLimo (%) 24 Bajaρb Mg m-3 1.22 MediaKa cm hr-1 3.2 BajapH 7.6 Moderadamente alcalinoMO % 1.3 PobreN kg ha-1 16.1 PobreP kg ha-1 18.5 PobreK kg ha-1 405 Ricoρb: densidad aparente; Ka: conductividad hidráulica; MO: materia orgánica; N: Nitrógeno; P: fósforo y K: potasio.

(Rend. NZeo – Rend. T) * 100RAE = Rend. TOF – Rend. T


adicionados con zeolita y micorriza con respecto al tratamiento de fertilización completa expresado en porcentaje en base a la siguiente ecuación. Esta transformación nos permite evitar las variaciones debidas al manejo del cultivo al comparar los tratamientos.

Donde: i) Rend. NZeo; ii) Rend. TOF y iii) Rend; T: i) Rendimiento de grano fertilizado con 75% nitrógeno y 25% zeolita; ii) tratamiento óptimo de fertilizante completo (100% de N) recomendado por INIFAP para el cultivo de trigo en esta región; y iii) testigo sin fertilizante, respectivamente.

Con la información obtenida se realizaron análisis de varianza de: rendimiento de grano por hectárea, número de espigas m-2 y altura de planta. Además se hicieron análisis de regresión entre el contenido de nitrógeno en la hoja bandera y la biomasa verde aérea del cultivo en la etapa de llenado de grano, así como también con el rendimiento de grano y número de espigas m-2, utilizando el programa estadístico SAS (SAS Institute, 1991) y para la comparación de medias se utilizó la prueba de DMS, con un nivel de significancia de 5%.


La respuesta del trigo a la aplicación de zeolita y micorriza se presenta en la Figura 1 y 2, donde se compara el efecto de los tratamientos sobre el contenido de nitrógeno (CN) en la hoja bandera (HB) y la biomasa total aérea cuando el grano estaba en estado lechoso. Se observa que la respuesta del cultivo a la aplicación de urea (75%) más 25% de zeolita con y sin micorriza (tratamiento 1 y 2) fue superior en ambos casos (contenido de N foliar y producción de biomasa) a los tratamientos testigos (sin fertilizante y con micorriza sola) y ligeramente mayor a los tratamientos de 100% de fertilización nitrogenada, aunque el máximo valor de producción de biomasa se alcanzó a partir de la aplicación de la mezcla de 25% de zeolita con 75% de urea al 46%, y el tratamiento con 100 % de urea. Este comportamiento se debe a la eficiencia de la zeolita como agente modificador del fertilizante nitrogenado, manifestándose claramente en la variante de 25% de zeolita. Autores como Muñiz et al. (1999) han encontrado un comportamiento similar, indicando que este tipo de resultados es atribuible al efecto de la variable en estudio sobre la producción.

This equation is used to avoid variations due to crop management when treatments are compared.

Statistical analysis

Statistical analyses of variance were performed for each of the following variables: grain yield, spikes number m-2 and plant height. Also, regression analyses were performed regarding nitrogen content of f lag leaf vs. aerial fresh biomass of the crop determined at the grain filling stage, and grain yield vs. spikes number m-2 by using the statistical SAS program (SAS Institute, 1991). Significant minimum difference (SMD) was used for mean separation at the probability of 0.05.


Wheat response to the application of zeolite and mycorrhizae is shown in Figures 1 and 2, which compare the effects of treatments on the nitrogen content (NC) in the flag leaf (HB) and the aerial biomass determined at the grain filling stage. It was observed that in the treatments with 75% urea plus 25% zeolite with and without mycorrhizae, crop response was superior for both N content and biomass, as compared to the control treatments (without fertilization or mycorrhizae) and slightly greater than in treatments having 100% N-fertilization. Maximum values of biomass production were reached in the treatments: 25% of zeolite-75% urea and 0% zeolite-100% urea. This response is attributed to the efficiency of zeolite as a modifier of N-fertilizer, clearly seen in the level of 25% zeolite. Authors such as Muñiz et al. (1999) have reported similar responses to zeolite.

Figure 3 shows that in the relationships between aerial biomass and flag leaf nitrogen content, a significant and positive association was observed (R2= 0.89). The increase in biomass production was significantly greater in treatments with 25% zeolite-75% urea with or without mycorrhizae and in treatments with 100% urea as compared to those treatments without N-fertilizer or mycorrhizae. These results are in agreement with those in Figure 2.

Average grain yield, spike number m-2 and plant height of the six treatments are shown in Table 3. Statistical analysis results show highly significant differences for all these variables. Soil sample data of each treatment indicate that assimilate nitrogen (N-NO3) at the end of the growth cycle

(Rend. NZeo – Rend. T) * 100EAR = Rend. TOF – Rend. T


varied from 6.2 to 6.9 ppm in the treatments with 75% and 100% N-fertilization with and without mycorrhizae, while in the control treatments, N-NO3 was only 2.7 ppm. The amount of N-fertilizer (urea at 46%) applied at sowing time was 282 and 391 kg ha-1 for treatments with 25% zeolite-75% N and 0% zeolite- 100% N, respectively, for both with and without mycorrhizae. This is equivalent to 130 kg de N ha1 in both treatments with 75% N and 180 kg de N ha-1 for the treatments with full N (100%). The difference in the N dosage for those treatments having 75% N or 100% N was important. It is inferred that zeolite and mycorrhizae can be a good alternative because of their contribution in the reduction of N losses, reduction of N-fertilization up to 25%, and greater adsorption of slow mobility nutrients such as P. Also, they do not have adverse effects on grain yield of the wheat crop.

En apoyo a lo anterior, en la Figura 3 se presenta la relación de la biomasa aérea con el CN en HB. La tendencia positiva observada entre CN en HB y el incremento en producción de biomasa verde aérea fue significativamente mayor en los tratamientos de fertilización correspondientes a la urea mezclada con zeolita al 25% con y sin micorriza y los de fertilización completa respectivamente, sin que hubiese diferencias estadísticas entre ellos, en comparación con aquellos donde no se aplicó fertilizante o se inoculó la semilla con micorriza, lo cual es congruente con la información presentada en la Figura 2.

Los promedios del rendimiento de grano de trigo, número de espigas m-2 y altura de planta de los seis

Los resultados del análisis estadístico indicaron de que hubo una diferencia altamente significativa para toda las variables (Cuadro 3). El resultado del análisis de laboratorio de las muestras de suelo de cada uno de los tratamientos indicó que el nitrógeno asimilable (N-NO3) determinado al final del ciclo del cultivo varió de 6.2 a 6.9 ppm en los tratamientos de fertilización fraccionada (urea mezclada con zeolita al 25% con y sin micorriza) y los de fertilización completa, mientras que para los testigos fue de 2.7 ppm. La cantidad de fertilizante nitrogenado (urea al 46%) aplicado al momento de la siembra (diciembre, 2009) fue de 282 y 381 kg ha-1 para los tratamientos con adición de 25% zeolita y los de fertilización completa (100%) ambos con y sin micorriza,

Figura 1. Contenido de nitrógeno en hoja bandera en grano lechoso en trigo otoño-invierno bajo diferentes tratamientos de Zeolita, nitrógeno y micorriza. CEPAB-AGS. 2010.

Figure 1. Nitrogen content of flag leaf during grain filling stage of wheat grown in December 2009-May 2010 under different zeolite, N-fertlization and mycorrhizae treatments in CEPAB-Aguascalientes.

Nitr

ógen

o fo

liar (

%)

Tratamientos

2.5

2

1.5

1

0.5

025-75-00 25-75-M 00-100-00 00-100-M 00-00-00 00-00-M

Figura 3. Relación de la biomasa y el contenido del nitrógeno en la hoja bandera en grano lechoso.

Figure 3. Relationship between biomass and N content of wheat at grain filling stage.

Bio

mas

a ver

de (k

g m

-2)

54.5

43.5

32.5

21.5

10.5

0

1.35 1.55 1.75 1.95 2.15 2.35

Bmv= 2.6166Nhb - 0.9919R2= 0.89

Nitrógeno en hoja bandera en grano lechoso (%)

Figura 2. Biomasa del trigo en etapa lechoso bajo diferentes tratamientos de zeolita, nitrógeno y micorriza. CEPAB-AGS. 2010.

Figure 2. Aerial biomass of wheat crop at the grain filling stage grown in December 2009- May 2010 under different zeolite, N-fertlization and mycorrhizae treatments in CEPAB-Aguascalientes.

25-75-00 25-75-M 00-100-00 00-100-M 00-00-00 00-00-MTratamientos

Bio

mas

a (kg

m-2)

4.54

3.53

2.52

1.51

0.50


respectivamente. Esto equivale a aplicar 130 kg de N ha-1 en los dos tratamientos de fertilización fraccionada y 180 kg de N ha-1 para los tratamientos con urea al 100%.

La diferencia en el aporte de fertilizante nitrogenado fue importante entre los tratamientos de mínima y los de máxima fertilización nitrogenada. Por ello se puede inferir que la zeolita y la micorriza, resulta una alternativa muy atractiva, por su contribución tanto en la reducción de las pérdidas de nitrógeno en 25% la disminución de los niveles de fertilizantes como por la absorción de nutrientes de poca movilidad (como el P) sin afectar el rendimiento y la calidad del cultivo, en contraste a lo que se obtiene sin la aplicación de este tipo de materiales.

Se encontró que hubo una respuesta significativa por el efecto de la zeolita y la micorriza. El rendimiento más alto se obtuvo con urea más zeolita al 25% y asociado con micorriza, luego con urea más zeolita al 25% sin micorriza, siguiéndole los tratamientos de fertilización con urea al 100% con y sin micorriza y por último los tratamientos sin fertilizante y con micorriza sola (Cuadro 3). Este mismo orden se observó en los componentes número de espigas m-2 y altura de planta, siendo sus diferencias significativas al 5%, de probabilidad. Esto significa que la eficiencia de la zeolita como aditivo de la urea en suelos arenosos disminuye significativamente la cantidad de N-NH4

+ por volatilización, lixiviación y fijación, lo que apoya que la zeolita tiene la capacidad para absorber amonio, aminorar la nitrificación y liberar de manera lenta los nutrimentos, lo que prolonga su efecto residual y permite a la planta absorberlos a un ritmo más acorde con su requerimiento fisiológico. En el caso de la micorriza se puede decir que ésta mejoró la absorción del fósforo cuando se asoció con la zeolita; lo anterior se debe, posiblemente, al efecto

In relation to grain yield, there was a significant response due to the effect of zeolite and mycorrhizae. The highest grain yield was obtained in the treatment 25% zeolite- 75%

N-fertilization with mycorrhizae, followed by the treatments of full N-fertilization (100%) with and without mycorrhizae, whereas the lowest grain yield was obtained in the treatments having 0% N-fertilization with mycorrhizae (Table 3). A similar pattern was observed for the other yield components, namely spikes number m-2 and plant height, Mean differences were at 5% probability level. This means that zeolite can be efficient as an additive of urea, especially in sandy soils, and it may reduce the amount of N-NH4

+ that is volatilized, lixiviated or bonded, since it has the capacity to adsorb ammonium, diminish nitrification , and slowly release soil nutrients. Absorption of nutrients by roots can be paced according to plant requirements. Regarding mycorrhizae, it improved the intake of P when it was associated with zeolite; this is attributed to the beneficial effect of greater soil fertility conditions on the survival of the fungi propagules (Clark, 1997; Álvarez and Anzueto, 2004).

Based on these results, it is assumed that with the high N availability at sowing and subsequent growth stages (vegetative and f lowering), N concentrations of f lag leaf could be increased at the grain filling stage. This is a consequence of achieving a nutrient concentration that is sufficiently elevated and well-balanced, with a slow release of nutrients, which prolongs the residual effect of the N-fertilizer with zeolite.

In this study, grain yield showed a linear relationship with N concentration at the grain filling stage (Figure 4). This means that N content of the flag leaf plays an important role in determining grain yield, regardless of previous

Tratamiento Rendimiento (t ha-1) Altura EARGrano N. Espigas m-2 (cm) (%)

1 4.45 a 484.7 a 85.0 a 119.72 4.69 a 492.7 a 84.0 a 135.53 4.15 a 535.7 a 85.0 a 100.04 4.37 a 498.8 a 85.5 a 115.65 2.63 b 373.7 b 77.5 b ---6 2.74 b 307.1 b 79.7 b ---

DMS (0.05) 0.808 57.8 3.85 CV: (%) 10.47 8.67 5.85

Cuadro 3. Respuesta del trigo otoño- invierno 2010 a la aplicación de zeolita y micorriza INIFAP en Aguascalientes, México. Table 3. Wheat response to zeolite, N-fertilizer and mycorrize-INIFAP treatments in Aguascalientes. 2010.

Micorriza INIFAP; EAR: eficiencia agronómica relativa.


management. Thus, for wheat crop grown under sandy soils and not subjected to water stress during grain filling stage, N concentration could be used as a predictor of grain yield.

A lineal relationship, with significant and positive correlation coefficient, was also observed between spike number and the N content of the flag leaf at the grain filling stage (Figure 5).

Therefore, in this study, it was determined that under conditions of no water stress during grain filling stage, N concentration of flag leaf at grain filling stage was highly related to grain yield of wheat. In addition, it was shown that urea mixed with zeolite at 25% had a positive effect on the N concentration and distribution during the whole crop cycle, which indicates that zeolite has the capacity to adsorb ammonium and diminish the nitrification process. Finally it is important to mention that each effort to improve the use of nitrogen implies a reduction in N loss, an increase in N absorption, and consequently, a reduction in environmental pollution. Also a more efficient use of nitrogen will have a direct impact on economic profits for farmers. Similar results have been reported by Pino et al. (1999).

In the estimation of RAE to produce grain, using TOF (treatment with 100% of N-fertilization) as control in the comparison (RAE= 100) with other treatments, it was observed that urea mixed with zeolite at 25% with or without mycorrhizae increased the RAE value by 19.7 and 35.5%, respectively. A similar response was found when it was compared with the RAE of 100% urea with mycorrhizae. In this case, the increment was 15.6%. These results indicate that

benéfico que tienen las condiciones de mayor fertilidad del suelo sobre la supervivencia de los propágulos fúngicos (Clark, 1997; Álvarez y Anzueto, 2004).

Sobre la base de los resultados presentados anteriormente es factible suponer que con elevada disponibilidad de N durante la siembra y las subsiguientes etapas de desarrollo del cultivo (vegetativa y floración) se podrían obtener incrementos en las concentraciones de N en la HB en el periodo de llenado de grano. Esto es a consecuencia de lograr una concentración nutrimental suficientemente elevada y balanceada, con una liberación lenta de nutrimentos, lo que prolonga un efecto residual, mediante la adición de zeolita al fertilizante nitrogenado.

Para este ensayo, el rendimiento de grano se relacionó linealmente con la concentración de N en HB en el periodo de grano lechoso (Figura 4). Estos resultados determinan que el contenido de N en dicha hoja, independientemente del manejo previo, cumpliría un papel destacado en la determinación del rendimiento de grano. Por lo tanto, el cultivo de trigo en suelos arenosos no expuesto a déficit hídrico alguno en el período de llenado de grano, la concentración de N en HB podría ser utilizada como predictor del rendimiento de grano.

Un comportamiento similar se observó al relacionar el número de espigas por metro cuadrado con el contenido de N en la HB en el mismo periodo fisiológico de grano lechoso (Figura 5). Es decir, su comportamiento fue lineal con un alto coeficiente de correlación.

Figura 4. Relación del rendimiento de grano y el contenido de nitrógeno de la hoja bandera en el periodo de grano lechoso.

Figure 4. Relationship between wheat grain yield and N content of flag leaf at grain filling stage. CEPAB- Aguascalientes, 2010.

5

4.5

4

3.5

3

2.5

2

Nitrógeno en hoja bandera en grano lechoso (%)1.3 1.5 1.7 1.9 2.1

Ren

d. d

e gra

no (T

on h

a-1)

Rg= 3.1334Nhb - 1.892R2= 0.96

Figura 5. Relación de espigas m-2 y el contenido de nitrógeno en la hoja bandera en lechoso.

Figure 5. Relationship between wheat spikes number and N content of flag leaf at grain filling stage. CEPAB-Aguascalientes, 2010.

Nivel de nitrógeno en la hoja bandera en grano lechoso (%)

Núm

. de E

spig

as m

-2

550

500

450

400

350

3001.3 1.5 1.7 1.9 2.1

NE= 285.84Nhb - 73.947R2= 0.85


En síntesis, en condiciones de adecuado suministro hídrico en el período de llenado de grano, se determinó que la concentración de N en la HB en estado de grano lechoso, se relaciona con el rendimiento de grano. Además, se concluye que la urea mezclada con zeolita al 25% tuvo un efecto positivo sobre la concentración y distribución del N en el ciclo del cultivo, lo que apoya que la zeolita tiene capacidad para absorber amonio y aminorar el proceso de nitrificación. Finalmente cabe resaltar que cada mejora en la eficiencia de uso del nitrógeno, que implica una reducción en la pérdida del mismo y un incremento en la absorción, repercute proporcionalmente en el retorno económico y evita el riesgo de contaminación ambiental. Resultados similares a los obtenidos en este trabajo fueron reportados por Pino et al. (1999).

Al estimar la EAR para producir grano, utilizando el TOF (tratamiento óptimo de fertilización) como testigo de comparación (EAR= 100), se observó que con la urea mezclada con zeolita al 25% sin y con micorriza, se aumentó la EAR de 19.7 y 35.5% respectivamente. El mismo tipo de respuesta se encontró cuando se comparó con la EAR de la urea al 100% con micorriza, en este caso con incrementos en la EAR de 15.6%. Estas respuestas indican que la adición de zeolita a la urea y la inoculación de semilla con micorriza en suelos arenosos, la absorción de N y P, en el trigo puede alcanzar valores deseables para un óptimo retorno económico y una disminución del riesgo ambiental.

Al respecto Flores at al. (2007) mencionan que no encontraron diferencias estadísticas en el rendimiento de avena a partir de la adición de 10% de zeolita a un suelo arenoso, debido al efecto de ésta que disminuye significativamente la cantidad de N-NH4

+ y NO3 en soluciones de lavado. Por otro lado, Clark (1997) menciona que la relación positiva de la CIC y el pH del suelo con la colonización micorrízica se debe, posiblemente, al efecto benéfico que tienen las condiciones de mayor fertilidad del suelo sobre la supervivencia de los propágulos fúngicos.

Conclusiones

La aplicación de urea mezclada con zeolita al 25% en un Calcisol de textura arenosa permitió sustituir el 25% de la fertilización nitrogenada incrementando significativamente el rendimiento de grano y biomasa en el cultivo de trigo.

with the addition of zeolite to urea plus the seed inoculation with mycorrhizae under sandy soils, the absorption of N and P by wheat plants can reach the values desired in order to get an optimum economical return while reducing environmental risks. Regarding this, Flores at al. (2007) mentioned that there was no significant difference in oat yield when 10% of zeolite was applied in a sandy soil, but zeolite had a significant effect in reducing the amount of N-NH4

+ and NO3 in the drainage solution. On the other hand, Clark (1997) mentions that the positive relation of CEC and pH of soil with the mycorrhizic colonization is possibly due to the greater soil fertility conditions benefitting the survival of fungi propagules.

Conclusions

Application of urea mixed with zeolite at 25% in a Calcisol with sandy loam texture saved 25% of the N-fertilization and significantly increased grain yield and biomass of wheat crop.

Zeolite can be used to improve N fertilizers without adversely affecting the quality or grain yield of crops.

The percentage of N used by plants was higher in treatments where zeolite was applied, which can be attributed to the capacity of zeolite to adsorb ammonium, diminish nitrification and reduce N losses by volatilization.

The use of mycorrhizae as bio-fertilizer can improve plant nutrition when it is associated with zeolite and can increase grain yield and biomass production.

These results show the importance of strengthening management practices that increase the sustainability of agricultural production systems. In this sense, zeolite and mycorrhizae can increase the efficiency in the use of N fertilizers and slow mobility nutrients in the soil such as phosphorus. Both zeolite and mycorrhizae are natural products that make it possible to regulate the application of N and P to crops. The application of minimum amounts of fertilizer to get maximum yields can reduce environmental pollution risks.



La zeolita puede ser utilizada como acondicionador de los fertilizantes nitrogenados sin afectar la calidad ni el rendimiento del cultivo.

El porciento de utilización del nitrógeno fue superior en la variante que se aplicó zeolita debido a la disminución de las pérdidas por volatilización de este elemento, lo que apoya que la zeolita tiene capacidad para absorber amonio y aminorar el proceso de nitrificación.

El uso de la micorriza como biofertilizante contribuye a mejorar el nivel nutricional de la planta cuando se asocia con la zeolita lo que se ve reflejado en mayor biomasa aérea, crecimiento y rendimiento de grano.

Estos resultados muestran la importancia de fortalecer las prácticas de manejo que generen cierta sustentabilidad a los sistemas de producción agrícola. En este sentido, la zeolita y la micorriza, ofrecen la posibilidad de hacer un uso más eficiente de los fertilizantes nitrogenados y también de aquellos de lenta movilidad en el suelo como es el fósforo.

Ambos productos naturales permiten razonar el aporte de N y P al cultivo, permitiendo abastecer las cantidades mínimas para alcanzar los máximos rendimientos, además preservar el ambiente, evitando con esto agravar los problemas de contaminación.

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Validación de bispiribac-sodio + clomazone, nueva alternativa de control químico de malezas en arroz de temporal*

Validation of bispyribac-sodium + clomazone, new alternative to chemical weed control in rainfed rice

Valentín A. Esqueda Esquivel1§ y Oscar Hugo Tosquy Valle1

1Campo Experimental Cotaxtla, INIFAP. Carretera Veracruz-Córdoba, km 34, municipio. Medellín de Bravo, Veracruz. §Autor para correspondencia: [email protected].



Resumen

Durante los ciclos de temporal 2006 y 2007, se establecieron cuatro parcelas en el municipio de Tres Valles, Veracruz, con objeto de validar los resultados experimentales obtenidos en el control de malezas del arroz con bispiribac-sodio + clomazone, comparar su eficiencia y rentabilidad con el tratamiento regional, y transferir el conocimiento de la nueva tecnología a productores arroceros de Veracruz. Se validaron los siguientes tratamientos: 1. Bispiribac-sodio + clomazone a 22 + 480 g ha-1 y 2. Propanil a 2 880 g ha-1, seguido de propanil a 2 880 g ha-1 (tratamiento regional). En ambos ciclos se evaluó el control del zacate pata de pichichi [Echinochloa colona (L.) Link] y el pelillo (Cyperus iria L.) y la toxicidad al arroz a los 20 y 50 días después de la aplicación de los tratamientos. También se determinaron el rendimiento de arroz palay y la rentabilidad de los tratamientos. Con bispiribac-sodio + clomazone el control final de E. colona fue 93.5%, significativamente superior al del tratamiento regional, mientras que el control de C. iria fue semejante con ambos tratamientos. Con el nuevo tratamiento de control de malezas, se obtuvo un rendimiento promedio de arroz palay de 5 305 kg ha-1, mientras que con el regional, éste solamente promedió 3 256.8 kg ha-1. La mayor rentabilidad se obtuvo con bispiribac-sodio + clomazone cuya relación beneficio/costo fue de 1.996, mientras que con el tratamiento tradicional,

Abstract

During the rainfed cycles 2006 and 2007, four plots were established in the town of Tres Valles, Veracruz, in order to validate the experimental results obtained in weed control in rice with bispyribac-sodium + clomazone , compare their efficiency and profitability against regional treatment, and transfer knowledge of new technology to rice producers in Veracruz. The following treatments were verified: 1. Bispyribac-sodium + clomazone to 22 + 480 g ha-1 and 2. Propanil at 2 880 g ha-1, followed by propanil at 2 880 g ha-1 (regional treatment). In both cycles evaluated the control Moench [Echinochloa Colona (L.) Link] and the rice flat sedge (Cyperus iria L.) and toxicity to rice at 20 and 50 days after application of treatments. It was also determined the yield of paddy rice and profitability of the treatments. With bispyribac-sodium + clomazone ultimate control of E. colona was 93.5%, significantly higher than the regional treatment, while control of C. iria was similar with both treatments. With the new weed control treatment, we obtained an average yield of paddy rice of 5 305 kg ha-1, while the regional, had an average of 3 256.8 kg ha-1. The improved profitability was obtained with bispyribac-sodium + clomazone whose benefit / cost was 1.996, while with traditional treatment, was of 1.135. The new technology was transferred to 52 people, including rice producers and technicians, through two field demonstrations.

Valentín A. Esqueda Esquivel y Oscar Hugo Tosquy Valle1116 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

ésta fue de 1.135. La nueva tecnología se transfirió a 52 personas, entre productores de arroz y técnicos, a través de dos demostraciones de campo.

Palabras clave: Cyperus iria L., Echinochloa colona (L.) Link, análisis económico, herbicidas, rendimiento,

Introducción

En el estado de Veracruz, el arroz es un cultivo económica y socialmente importante, por los empleos directos e indirectos que se generan con su establecimiento, y por ser uno de los granos alimenticios básicos en la dieta de los habitantes. En 2009, en dicha entidad se sembraron 10 366 ha de arroz, de las cuales, 30.4% correspondieron al municipio de Tres Valles, en donde el cultivo se desarrolla bajo condiciones de temporal (SIAP, 2011).

La productividad del arroz de temporal está determinada en gran parte por la eficiencia que se obtenga en el control de malezas, ya que éstas se presentan en poblaciones superiores a 10 millones de plantas por hectárea (Esqueda, 2000a; Esqueda y Tosquy, 2004) y si no son controladas, o bien si su control es deficiente, interfieren con el desarrollo del arroz, ocasionando reducciones en la producción de grano de entre 85 y 100% (Esqueda, 1990).

Las principales especies de malezas que se presentan en este cultivo, son el zacate pata de pichichi [Echinochloa colona (L.) Link], una especie de ciclo anual, altamente competitiva y de difícil control, que también se considera la maleza más importante del arroz en las áreas tropicales del mundo (Michael, 1983; Florez et al., 1999), y ciperáceas anuales, como el pelillo o pelo de conejo (Cyperus iria L.). También pueden presentarse diversas especies de malezas dicotiledóneas, aunque por lo general, éstas no llegan a ser dominantes (Esqueda, 2000a).

El control de malezas en el arroz se realiza exclusivamente mediante la aplicación de herbicidas, en especial los formulados con propanil, un inhibidor de la fotosíntesis (Retzinger y Mallory-Smith, 1997), que controla gramíneas anuales y algunas especies de hoja ancha en post-emergencia (Esqueda 2000b). El propanil actúa mejor sobre zacates pequeños y en crecimiento activo, y su efectividad disminuye en zacates de gran tamaño o en la etapa de amacollamiento (Leah et al., 1995). Sin embargo, el carácter impredecible

Key words: Cyperus iria L., Echinochloa colona (L.) link, economic analysis, herbicide, yield.

Introduction

In the state of Veracruz, rice is a crop economically and socially important, the direct and indirect jobs generated by its establishment, and for being one of food grains in basic diet of the inhabitants. In 2009, this entity were planted 10 366 ha of rice, of which 30.4% corresponded to the town of Three Valleys (Tres Valles), where the crop is grown under rainfed conditions (SIAP, 2011).

The rainfed rice productivity is largely determined by the efficiency obtained in the control of weeds, since they occur in populations over 10 million plants per hectare (Esqueda, 2000a; Esqueda and Tosquy, 2004) and if not controlled, or if control is poor, interfere with the development of rice, causing reductions in grain yield between 85 and 100% (Esqueda, 1990).

The main weed species presented in this culture is the Moench [Echinochloa Colona (L.) Link], a kind of annual cycle, highly competitive and difficult to control, which is also considered the most important weed of rice in tropical areas of the world (Michael, 1983; Florez et al., 1999), and annual sedges, such as rice flat sedge or rabbit fur (Cyperus iria L.). There may also be various dicotyledonous weed species, but generally, they do not become dominant (Esqueda, 2000a).

Weed control in rice is done solely through the application of herbicides, especially propanil formulated, an inhibitor of photosynthesis (Retzinger and Mallory-Smith, 1997), which controls annual grasses and broadleaf species in post -emergency (Esqueda 2000b). The propanil works best on small grass and active growing, and its effectiveness decreases in grasses of a bigger size or during the tillering stage (Leah et al., 1995). However, the unpredictability of rainfall in the region, it may require several days of delay in its application, and therefore weeds increase in size, so to control them, the producer must increase the dose of the herbicide over 20 liters of commercial product per hectare per cycle (Esqueda, 1990). Moreover, because this herbicide has no residual effect, as during the critical period of competition, weeds are at least two major streams of emergency (Esqueda and

Validación de bispiribac-sodio + clomazone, nueva alternativa de control químico de malezas en arroz de temporal 1117

de las lluvias en la región, puede obligar a retrasar varios días su aplicación, y en consecuencia las malezas aumentan de tamaño, por lo que para poder controlarlas, el productor requiere incrementar la dosis de este herbicida a más de 20 litros de producto comercial por hectárea por ciclo (Esqueda, 1990). Por otro lado, debido a que este herbicida no tiene efecto residual, y a que durante el período crítico de competencia, las malezas tienen al menos dos flujos importantes de emergencia (Esqueda y Acosta, 1985), para controlarlas de manera eficiente, es necesario aplicar el propanil al menos en dos ocasiones en este período (Esqueda, 2000b).

El propanil fue desarrollado a principios de los 60´s (Smith, 1961) y en varios países, debido a su aplicación continua en las siembras de arroz, se han desarrollado biotipos de varias especies del género Echinochloa con resistencia a este herbicida (Giannopolitis y Vassiliou, 1989; Fischer et al., 1993; Carey et al., 1995; Riches et al., 1997; Ortiz et al., 1999; Talbert y Burgos, 2007). Actualmente, se estima que alrededor de 60% de las siembras de arroz en América Central, están infestadas con biotipos de E. colona resistentes al propanil (Valverde, 2007). En México se detectaron biotipos tolerantes de E. colona en arrozales de los municipios de Tierra Blanca y Tres Valles, en el estado de Veracruz y de Palizada, en Campeche (Bolaños et al., 2001). Ante el creciente problema para controlar las malezas del arroz con el propanil, es necesario contar con nuevos tratamientos que incluyan herbicidas con modos de acción diferentes al del propanil.

Bispiribac-sodio, es un herbicida post-emergente no residual, que inhibe la enzima acetolactato sintasa, afectando la síntesis de aminoácidos (Retzinger y Mallory-Smith, 1997). Tiene efecto en malezas gramíneas y algunas especies de hoja ancha (Williams, 2000), y de acuerdo con Braverman y Jordan (1996) y Damalas et al. (2008), su efectividad en malezas del género Echinochloa es mayor que la del propanil. En experimentos realizados en la zona arrocera de Tres Valles, Veracruz, Esqueda y Rosales (2004) determinaron que el primer flujo de emergencia de E. colona fue controlado eficientemente con bispiribac-sodio a partir de 22 g ha-1, y que una sola aplicación de bispiribac-sodio con clomazone, un herbicida residual que actúa como inhibidor de pigmentos (Duke et al., 1991; Trujillo y Méndez, 1996), fue suficiente para controlar a esta especie durante todo el ciclo del arroz. Con esta mezcla, además de proporcionar un control más eficiente de las malezas, se reduce el riesgo de que éstas desarrollen resistencia, ya que los herbicidas que la componen tienen modos de acción diferentes (Zhang et al., 1995). Por esta razón, la mezcla de bispiribac-sodio con clomazone,

Acosta, 1985), to control them efficiently, is necessary to apply propanil at least twice in this period (Esqueda, 2000b).

Propanil was developed in the early 60's (Smith, 1961) and in several countries due to its continuous application in the paddy field, have developed several biotypes of Echinochloa spp resistant to this herbicide (Giannopolitis and Vassiliou, 1989, Fischer et al., 1993, Carey et al., 1995, Riches et al., 1997, Ortiz et al., 1999, Talbert and Burgos, 2007). Currently it is estimated that about 60% of the rice field in Central America are infested with biotypes of E. colona propanil resistant (Valverde, 2007). In Mexico tolerant biotypes of E. colona were detected in rice fields in the municipalities of Tierra Blanca and Tres Valles, in the state of Veracruz and Palizada in Campeche (Bolaños et al., 2001). With the growing problem for rice weed control with propanil is necessary for new treatments that include herbicides with different modes of action to propanil.

Bispyribac-sodium, is a post-emergent herbicide no residual, which inhibits the enzyme acetolactate synthase, affecting the synthesis of amino acids (Retzinger and Mallory-Smith 1997). It has effect on grasses and some broadleaf species (Williams, 2000), and according to Braverman and Jordan (1996) and Damalas et al. (2008), its effectiveness in the genus Echinochloa weeds is greater than that of propanil. In experiments conducted in the rice regions of Tres Valles, Veracruz, Esqueda and Rosales (2004) determined that the first stream emergence of E. colona was controlled effectively with bispyribac-sodium from 22 g ha-1, and that a single application of bispyribac-sodium with clomazone, a residual herbicide that acts as an inhibitor of pigments (Duke et al., 1991, Trujillo and Méndez, 1996), was sufficient to control this species throughout the rice cycle. With this mixture, while providing a more efficient control of weeds, it reduces the risk that they develop resistance, since the herbicides component have different modes of action (Zhang et al., 1995). For this reason, the mixture of bispyribac-sodium with clomazone, may be an option to prevent or delay the onset of biotypes of E.colona propanil resistant, or to control those who already have developed resistance (Valverde, 2007).

The new treatment of bispyribac-sodium in a mixture with clomazone was applied in fields of rice farmers, in order to validate at a semi-commercial level the weed control results generated experimentally, compare its efficiency and profitability with the traditional treatment based on


puede ser una opción para prevenir o retrasar la aparición de biotipos de E. colona resistentes al propanil, o para controlar aquellos que ya la han desarrollado (Valverde, 2007).

El nuevo tratamiento de bispiribac-sodio en mezcla con clomazone, se aplicó en terrenos de agricultores arroceros, con objetivo de validar a nivel semi-comercial los resultados de control de malezas generados experimentalmente, comparar su eficiencia y rentabilidad con el tratamiento tradicional basado en aplicaciones secuenciales de propanil y transferir el conocimiento de la nueva tecnología a productores de arroz de la zona centro del estado de Veracruz.


Durante los ciclos primavera-verano 2006 y 2007, bajo condiciones de temporal, se establecieron cuatro parcelas de validación en terrenos de agricultores arroceros en tres localidades del municipio de Tres Valles, Ver. Dos parcelas se establecieron en 2006 (Los Naranjos y la Colonia Independencia) y las otras dos en 2007 (Los Macuiles y Los Naranjos). El clima de la región en donde se establecieron las parcelas es Aw2 (w), que corresponde a los subtipos más húmedos de los cálidos subhúmedos (García, 1987); el suelo de los sitios de Los naranjos y la Colonia Independencia es de textura migajón arcillo-arenosa con pH de 5.5, mientras que el de Los Macuiles es migajón arcilloso, con pH de 5.8 (López, 1998).

Las parcelas se sembraron durante la primera quincena de junio de 2006 y 2007, con semilla de la variedad Milagro Filipino, que se cultiva en forma generalizada en la región (García et al., 2010), a una densidad de 100 kg ha-1. En 2006, cada tratamiento ocupó una superficie de 2 500 m2, mientras que en 2007, la superficie aplicada fue de 5 000 m2 por tratamiento. En cada parcela, entre los 10 y 12 días después de la emergencia del arroz se aplicaron los siguientes tratamientos: 1.

Una aplicación de bispiribac-sodio + clomazone a 22 + 480 g ha-1 y 2. Una aplicación de propanil a 2 880 g ha-1, seguida de una segunda aplicación de propanil a 2 880 g ha-1 entre los 15 y 20 días después de la primera aplicación (testigo regional). Para el tratamiento de bispiribac-sodio + clomazone se agregó el surfactante Kinetic, mientras que para el propanil se agregó el Agridex, ambos en dosis de 125 mL por cada 100 L de agua.

sequential applications of propanil and to transfer knowledge of the new technology to rice producers in the central region of Veracruz.


During spring-summer cycle 2006 and 2007 under rainfed conditions, there were four test plots in fields of rice farmers in three villages of the town of Tres Valles, Veracruz. Two plots were established in 2006 (Los Naranjos and La Colonia Independencia) and the other two in 2007 (Los Macuiles and Los Naranjos). The climate of the region where plots were established is Aw2 (w), corresponding to subtypes wettest of the warm humid (García, 1987), soil sites of Los Naranjos and Colonia Independencia is loam clay loam with pH of 5.5, while the Los Macuiles is clay loam, pH 5.8 (López, 1998).

The plots were planted during the first half of June, 2006 and 2007, with seed of the variety Milagro Filipino, grown widely in the region (García et al., 2010) at a density of 100 kg ha-1. In 2006, each treatment occupied an area of 2 500 m2, while in 2007 the area was 5 000 m2 per treatment. In each plot, between 10 and 12 days after rice emergence treatments were applied as follows: 1.

An application of bispyribac-sodium + clomazone to 22 + 480 g ha-1 and 2. An application of propanil at 2 880 g ha-1, followed by a second application of propanil at 2 880 g ha-1 between 15 and 20 days after the first application (regional control). For treatment of bispyribac-sodium +clomazone was added the Kinetic surfactant, while for the propanyl, Agridex was added, both in doses of 125 mL per 100 L of water. The application of the treatments were performed, when the height of rice varied between 7 and 20 cm, E. colona between 4 and 20 cm and fo C. iria between 3 to 7 cm.

Herbicides were applied with a motorized backpack sprayer equipped with four flat fan nozzles 8003. The plots were fertilized with 92-46-00 formula, applying all the phosphorus as calcium triple superphosphate (46% P2O5) to sowing. For urea nitrogen fertilizer was used (46% N), which was applied in two equal parts: the first at 35 days after crop emergence, when plants began their tillering and the second 35 days later, when panicular primordium start. In the plots established in 2006, cypermethrin was applied at


La aplicación de los tratamientos se efectuó, cuando la altura del arroz variaba entre 7 y 20 cm, la de E. colona entre 4 y 20 cm y la de C. iria entre 3 y 7 cm.

Los herbicidas se aplicaron con una aspersora motorizada de mochila, equipada con un aguilón y cuatro boquillas de abanico plano 8003. Las parcelas se fertilizaron con la fórmula 92-46-00, aplicando todo el fósforo en forma de superfosfato de calcio triple (46% P2O5) a la siembra. Para la fertilización nitrogenada se utilizó urea (46% N), la cual se aplicó en dos partes iguales: la primera a los 35 días después de la emergencia del cultivo, cuando las plantas iniciaban su amacollamiento, y la segunda 35 días después, al inicio del primordio panicular. En las parcelas establecidas en 2006, se aplicó cipermetrina en dosis de 50 g ha-1, para controlar doradillas (Diabrotica balteata) y gusano soldado (Spodoptera frugiperda) en la etapa vegetativa del cultivo, y chinche café (Oebalus insularis) en la etapa de llenado de grano (García, 2005). Por su parte, en 2007 se realizaron dos aplicaciones de cipermetrina para controlar gusano falso medidor (Trichoplusia sp.) en la etapa vegetativa del cultivo y chinche café en la etapa de floración y llenado de grano.

La densidad de población de malezas se determinó antes de la aplicación de los tratamientos, mediante un cuadrante de 1 m x 1 m (Ntanos et al., 2000), el cual se lanzó al azar en cinco ocasiones en cada uno de los tratamientos de cada parcela de validación. Las malezas del interior del cuadro se identificaron y se determinó la población de cada especie por hectárea.

En cada tratamiento de las cuatro parcelas, se cuantificó el control de malezas en forma visual, de acuerdo con Alemán (2004) y Zhang et al. (2005), a los 20 y 50 días después de aplicados los tratamientos (DDA). Se utilizó la escala de 0 a 100%, en donde 0 significó que el tratamiento no causó ningún daño, y 100, que la maleza fue completamente destruida. La toxicidad al arroz se evaluó en las mismas fechas que el control de malezas, con la misma escala de 0 a 100%, en la que 0 significó que el arroz no fue dañado por los tratamientos herbicidas, y 100, que fue completamente eliminado (Esqueda y Rosales, 2004). Las parcelas se cosecharon cuando el arroz alcanzó su madurez; el grano obtenido se limpió, se determinó su humedad y se obtuvo su peso en kilogramos por hectárea al 14% de humedad.

Los valores medios de control de malezas (E. colona y C. iria) y de rendimiento de grano se analizaron en diseño experimental de bloques al azar con cuatro repeticiones, considerando los valores promedio de cada localidad como una repetición. En

doses of 50 g ha-1 to control wireworms (Diabrotica balteata) and armyworm (Spodoptera frugiperda) in the vegetative stage of the crop, and coffee bug (Oebalus insularis) in grain filling (García, 2005). Meanwhile, in 2007 there were two applications of cypermethrin to control cabbage looper (Trichoplusia sp.) in the vegetative stage of the crop and coffee bug during flowering and grain filling.

The weed population density was determined prior to application of treatments, through a quadrant of 1 mx 1 m (Ntanos et al., 2000), which was selected at random five times in each of the treatments of each validation plot. Weeds inside the quadrant were identified and determined the population of each species per hectare.

In each of the four treatment plots, weed control was quantified visually, according to Aleman (2004) and Zhang et al. (2005), at 20 and 50 days after applying the treatments (DAT). We used a scale of 0 to 100%, where 0 meant that the treatment caused no damage, and 100, that the weed was completely destroyed. The toxicity to rice was evaluated in the same time as weed control, using the same scale of 0 to 100%, where 0 meant that rice was not damaged by the herbicide treatments, and 100, was completely removed (Esqueda and Rosales, 2004). The plots were harvested when the rice reached its maturity, the grain was cleaned, moisture was determined and its weight was determined in kilograms per hectare to 14% humidity.

The mean values of weed control (E. colona and C. iria) and grain yield were analyzed in experimental design of randomized blocks with four replications, considering the average values of each locality as a repetition. In cases in which significance was detected for the separation of means were applied Tukey test (p≥ 0.05). Also performed an economic analysis of relation benefit / cost and dominance, to determine the profitability of new technology and compare it with the traditionally used by rice producers (CIMMYT, 1988). For this analysis were considered the direct costs of rainfed rice production in 2010, set by the District Council for Sustainable Rural Development of the Rural Development District 008, from Ciudad Alemán, Veracruz, and a selling price per kilogram of paddy rice in $ 3.20.

To transfer knowledge about new technology for weed control, there were two field demonstration events for producers and dealers in the town of Los Naranjos, one on July 14, 2006 and the other on July 20, 2007.


los casos en que se detectó significancia, para la separación de promedios se aplicó la prueba de Tukey (p≥ 0.05). También se realizó un análisis económico de relación beneficio/costo y dominancia, para determinar la rentabilidad de la nueva tecnología y compararla con la que utiliza tradicionalmente el productor de arroz (CIMMYT, 1988). Para este análisis se consideraron los costos directos de producción del arroz de temporal del año 2010, fijados por el Consejo Distrital de Desarrollo Rural Sustentable del Distrito de Desarrollo Rural 008 de Ciudad Alemán, Veracruz, y un precio de venta del kilogramo de arroz palay de $3.20.

Para transferir el conocimiento acerca de la nueva tecnología de control de malezas, se realizaron dos eventos demostrativos de campo para productores y agentes de cambio en la localidad de Los Naranjos: uno el 14 de julio de 2006 y el otro el 20 de julio de 2007.


Densidad de población de malezas

En total se identificaron seis especies de malezas anuales, pertenecientes a seis familias botánicas, cuya densidad de población promedio antes de la aplicación de los tratamientos, variaba de 3 125 000 a 10 413 000 plantas ha-1. En todas las parcelas las especies dominantes fueron el zacate pata de pichichi y el pelillo, que en conjunto ocuparon entre 93.7 y 100% de la población total de malezas. En las dos parcelas de 2006, se presentaron pequeñas poblaciones de malezas de hoja ancha, mientras que en 2007, no hubo presencia de éstas (Cuadro 1).


Population density of weeds

In total six species were identified of annual weeds, belonging to six botanical families, whose average population density before application of treatments, ranging from 3 125 000 to 10 413 000 million plants ha-1. In all plots the dominant species were moench and rice flat sedge, which together took between 93.7 and 100% of the total weed population. In the two plots of 2006, there were small populations of broadleaf weeds, while in 2007, there was no presence of these (Table 1).

Control of E. colona

At 20 DAA, the mixture of bispyribac-sodium + clomazone, in all the plots were very efficient controls of E. colona, even in one of them obtained full control, and control was superior to 98%. Meanwhile, at 50 DAA, three control plots declined between 3 and 9%, so that the control average fell to 93% (Table 2). These results agree with those reported by Willingham et al. (2008), who at 42 days after application of the mixture of bispyribac-sodium + clomazone, found control in annual grasses and sedges of 92%, and also confirms the data obtained experimentally with this treatment (Esqueda and Rosales, 2004 ) this is an indicative that this technology can be applied in commercial areas, and maintain high weed control during the critical period of competition with rice, which according to Esqueda and Acosta (1985), varies among the first 30 to 50 days after crop emergence.

Nombre científico Familia*

2006 2007Col.

IndependenciaLos

NaranjosLos

MacuilesLos

NaranjosEchinochloa colona (L.) Link Poaceae 4 529 650 814 430 2 031 250 4 375 000

Cyperus iria L. Cyperaceae 5 227 350 4 542 250 1 093 750 0Ludwigia decurrens Walt. Onagraceae 414 000 95 650 0 0Malachra fasciata Jacq. Malvaceae 147 000 0 0 0

Aeschynomene americana L. Fabaceae 95 000 0 0 0Mimosa pudica L. Mimosaceae 13 670 0 0

Total 10 413 000 5 466 000 3 125 000 4 375 000

Cuadro 1. Densidad de población de malezas (plantas ha-1) antes de la aplicación de los tratamientos. Table 1. Weed population density (plants ha-1) before application of treatments.

*El nombre de la familia botánica se indica de acuerdo a Villaseñor y Espinosa (1998).


Control de E. colona

A los 20 DDA, con la mezcla de bispiribac-sodio + clomazone, en todas las parcelas se tuvieron controles muy eficientes de E. colona, llegando incluso en una de ellas a obtenerse un control total, y el control promedio fue superior a 98%. Por su parte, a los 50 DDA, en tres parcelas el control bajó entre 3 y 9%, por lo que el control promedio se redujo a 93% (Cuadro 2). Estos resultados concuerdan con lo indicado por Willingham et al. (2008), quienes a los 42 días después de la aplicación de la mezcla de bispiribac-sodio + clomazone, encontraron controles de gramíneas y ciperáceas anuales de 92%, y también corroboran los datos obtenidos experimentalmente con ese tratamiento (Esqueda y Rosales, 2004); lo anterior es indicativo de que esta tecnología puede aplicarse en superficies comerciales, y mantener controles de malezas altos durante el período crítico de competencia con el arroz, que de acuerdo con Esqueda y Acosta (1985), varía entre los primeros 30 a 50 días después de la emergencia del cultivo.

El tratamiento testigo de propanil, seguido por una aplicación complementaria del mismo herbicida, en general tuvo un efecto muy deficiente sobre el zacate pata de pichichi, ya que tanto a los 20, como a los 50 DDA, su control fue significativamente menor al tratamiento de bispiribac-sodio + clomazone. Lo anterior, fue debido a que las plantas que no fueron eliminadas con la primera aplicación, incrementaron su tamaño y desarrollo, por lo que disminuyó el efecto de la segunda aplicación. Con relación a lo anterior, la aplicación de herbicidas en etapas no recomendadas de desarrollo de las malezas, es una situación común en las zonas arroceras de temporal, y ha sido reportado anteriormente por Tena y Ramírez (1985) en Campeche, y Esqueda y Rosales (2004) en Veracruz.

Sin embargo, también es posible que las plantas de zacate pata de pichichi en algunas de las parcelas tuvieran cierto nivel de resistencia al propanil, ya que los productores han manifestado una creciente dificultad para controlar

The control treatment of propanil followed by a complementary application of the same herbicide, generally had a very poor effect on moench, as well at 20 as at 50 DAA, control was significantly less than treatment bispyribac-sodium + clomazone. This was because the plants that were not killed with the first application, increased their size and growth, which reduced the effect of the second application. Regarding the above, the application of herbicides is not recommended in developmental stages of weeds, is a common situation in rainfed rice areas, and has been previously reported by Tena and Ramírez (1985) in Campeche, and Esqueda and Rosales (2004) in Veracruz.

However, it is also possible that plants of moench in some of the plots had some level of resistance to propanil, as producers have expressed increasing difficulty in controlling this weed. It should be noted that the foregoing is reinforced by the information obtained in the early 80's, when the

controls of E. colona obtained with sequential applications of propanil in rainfed rice areas in the state of Veracruz, were over 90% (Esqueda and Acosta, 1981; Esqueda, 1986).

Control of C. iria

In the two periods of evaluation, the control of this species was very efficient (between 95 to 98%); both with the new treatment of bispyribac-sodium + clomazone, as with the treatment based on two applications of propanil were statistically similar with both treatments (Table 3).

It is important to note that in the four plots, treatment of bispyribac-sodium + clomazone gave much higher control of E. colona that those provided by the sequential applications of propanil, confirming the problems of the last herbicide to control the main weeds in tropical rice field of Mexico. However, this last treatment is still very efficient in controlling C. iria, a species that can become dominant when applying

Trat. 20 DDA 50 DDACI06 LN06 LM07 LN07 ẋ1 CI06 LN06 LM07 LN07 ẋ1

B+C 98 98 97 100 98.25a 90 99 88 97 93.50aP/P 40 45 70 40 48.75b 15 70 55 20 40.00b

Cuadro 2. Control de Echinochloa colona (%) en las parcelas de validación, a los 20 y 50 días después de la aplicación (DDA).Table 2. E. colona Control (%) in test plots at 20 and 50 days after application (DAA).

Medias con distinta letra en cada variable son estadísticamente diferentes (Tukey p≥0.05). 1Promedio de cuatro localidades CI06 = Col. Independencia 2006; LN06 = Los Naranjos 2006; LM07 = Los Macuiles 2007; LN07 = Los Naranjos 2007; B+C = Bispiribac-sodio + clomazone; P/P = Propanil seguido de propanil.


a herbicide that controls grasses only (Esqueda, 2000b), or land on which rice is planted after the land was occupied by several cycles of sugar cane (Esqueda et al., 2010). It has been documented that heavy infestations of C. iria may reduce rice yield up to 50% (Herrera and Aguero, 1995), so it is very important to have an efficient control of this species.

Toxicity to rice

In 2006, there were no signs of toxicity in the culture with none of the treatments in the two plots. In turn, in 2007, the mixture of bispyribac-sodium + clomazone did not cause toxicity to rice in any of the two plots, whereas with the mixture of propanil, propanil followed, in the plot of

Macuiles at 20 DAA observed slight damage to the crop, consisting of yellowing and burning of leaf tips, equivalent to 5% toxicity, which had disappeared at 50 DAA.

According to Concenço et al. (2007) bispyribac-sodium can cause toxicity to rice, especially in higher doses than recommended, being some varieties more susceptible than others. Therefore, it could indicate that the evaluated dose, this herbicide has high selectivity to the variety Milagro Filipino. On the other hand, sometimes the clomazone can cause temporary “bleaching” to leaves of rice, but these symptoms are temporary and do not affect grain yield (Esqueda, 2000b; Zhang et al., 2005).

Grain yield

Significant differences were detected for treatments for this variable, with a coefficient of variation of 10.74%, indicating good reliability of the results under the conditions in which were conducted the different plots.

In all plots, with the treatment of bispyribac-sodium + clomazone, the yield of paddy rice was higher than that obtained with sequential applications of propanil, which

esta maleza. Cabe señalar, que lo anterior se refuerza con la información obtenida en la década de los 80´s, cuando los controles de E. colona obtenidos con aplicaciones secuenciales de propanil en las zonas arroceras de temporal en el estado de Veracruz, eran superiores a 90% (Esqueda y Acosta, 1981; Esqueda, 1986).

Control de C. iria

En las dos épocas de evaluación, el control de esta especie fue muy eficiente (entre 95 y 98%), tanto con el nuevo tratamiento de bispiribac-sodio + clomazone, como con el tratamiento con base en dos aplicaciones de propanil, siendo estadísticamente semejante con los dos tratamientos (Cuadro 3).

Es importante recalcar, que en las cuatro parcelas, el tratamiento de bispiribac-sodio + clomazone ofreció controles muy superiores de E. colona que los proporcionados por las aplicaciones secuenciales de propanil, lo que confirma la problemática del último herbicida para controlar la principal maleza de los arrozales tropicales de México. No obstante, este último tratamiento todavía es muy eficiente en el control de C. iria, especie que puede volverse dominante cuando se aplica un herbicida que solamente controla gramíneas (Esqueda, 2000b), o en terrenos en los que el arroz se siembra después de que el terreno estuvo ocupado por varios ciclos con caña de azúcar (Esqueda et al., 2010). Se ha documentado que con infestaciones fuertes de C. iria, puede reducirse el rendimiento del arroz hasta 50% (Herrera y Agüero, 1995), por lo que es muy importante tener un control eficiente de esta especie.

Toxicidad al arroz

En 2006, no se observaron síntomas de toxicidad en el cultivo con ninguno de los tratamientos en las dos parcelas. A su vez, en 2007, la mezcla de bispiribac-sodio + clomazone no ocasionó toxicidad al arroz en ninguna de las dos parcelas, mientras que con la mezcla de propanil, seguida de propanil,

Trat. 20 DDA 50 DDACI06 LN06 LM07 LN07 ẋ1 CI06 LN06 LM07 LN07 ẋ1

B+C 94 93 98 - 95.00a 95 95 95 - 95.00aP/P 100 100 95 - 98.33a 100 98 90 - 96.00a

Cuadro 3. Control de Cyperus iria (%) en las parcelas de validación, a los 20 y 50 días después de la aplicación (DDA).Table 3. Control of C. iria (%) in test plots at 20 and 50 days after application (DAA).

Medias con distinta letra en cada variable son estadísticamente diferentes (Tukey p≥ 0.05). 1Promedio de tres localidades; CI06 = Col. Independencia 2006; LN06= Los Naranjos 2006; LM07= Los Macuiles 2007; LN07= Los Naranjos 2007; B+C= Bispiribac-sodio + clomazone; P/P= propanil seguido de propanil.


was directly related to a more efficient weed control for the first treatment which average yield was higher at 5 t ha-1, significantly higher than that obtained by traditional control (Table 4). This highlights the importance of a good weed control treatment, allowing the crop to express their full yield potential.

It is noteworthy that in plots of Los Naranjos in 2006 and Los Macuiles in 2007, average yields were higher than in the other two plots, due mainly to lands that are “low”, thus preserving more moisture during the stages of flowering and grain filling, which is crucial to avoid reduction of grain yield (Sarvestani et al., 2008). With regard to the above, García (2008) indicated that the yield and grain quality of 25% of the rice area from the Papaloapan basin, are affected by lack of water in the soil. The presence of weeds during a drought period, strongly affect the development and production of rice, so it must be ensured that the crop does not suffers competition thereof, using an efficient method for control.

Economic analysis

The cost of treatment of bispyribac-sodium + clomazone, including its application, was almost 30% lower than the treatment of two applications of propanil, so the cost of crop production considering the new treatment was reduced

en la parcela de Los Macuiles a los 20 DDA se observaron ligeros daños en el cultivo, consistentes en amarillamiento y quemaduras de las puntas de las hojas, equivalentes a 5% de toxicidad, los cuales habían desaparecido a los 50 DDA.

De acuerdo con Concenço et al. (2007), bispiribac-sodio puede ocasionar toxicidad al arroz, especialmente en dosis mayores a las recomendadas, siendo algunas variedades más susceptibles que otras. Por lo anterior, puede indicarse que a las dosis evaluadas, este herbicida tiene selectividad alta a la variedad Milagro Filipino. Por otra parte, en ocasiones el clomazone puede causar “blanqueamiento” temporal al follaje del arroz, pero estos síntomas son temporales y no afectan el rendimiento de grano (Esqueda, 2000b; Zhang et al., 2005).

Rendimiento de grano

Se detectaron diferencias significativas para tratamientos para esta variable, con un coeficiente de variación de 10.74%, que indica buena confiabilidad de los resultados bajo las condiciones en que se condujeron las diferentes parcelas.

En todas las parcelas, con el tratamiento de bispiribac-sodio + clomazone, el rendimiento de arroz palay fue superior al que se obtuvo con las aplicaciones secuenciales de propanil, lo que estuvo directamente relacionado con un control de malezas más eficiente por el primer tratamiento cuyo rendimiento promedio fue superior a las 5 t ha-1, significativamente mayor al obtenido por el testigo tradicional (Cuadro 4). Esto señala la importancia de tener un buen tratamiento de control de malezas, que permita al cultivo expresar su máximo potencial de rendimiento.

Cabe señalar, que en las parcelas de Los Naranjos en 2006 y Los Macuiles en 2007, los rendimientos promedio fueron más altos que en las otras dos parcelas, debido principalmente, a que son terrenos “bajos”, por lo que conservaron más humedad durante las etapas de floración y llenado del grano, lo cual es determinante para evitar reducción del rendimiento de grano (Sarvestani et al., 2008). Con relación a lo anterior, García (2008), indicó que el rendimiento y calidad de grano de 25% de la superficie arrocera de la cuenca del Papaloapan, son afectados por falta de agua en el suelo. La presencia de malezas durante un periodo de sequía, afectaría fuertemente el desarrollo y producción del arroz, por lo que debe procurarse que el cultivo no sufra competencia de éstas, utilizando un método eficiente para su control.

Tratamiento CI06 LN06 LM07 LN07 ẋ1

Bispiribac-sodio + clomazone

4 287 6 515 5 912 4 506 5 305.0a

Propanil / propanil

2 650 4 752 4 138 1 487 3 256.8b

Promedio por localidad

3 468.55 633.55 025.0 2 996.5 4 280.9

Cuadro 4. Efecto de los tratamientos herbicidas en el rendimiento de arroz palay (kg ha-1) al 14% de humedad.

Table 4. Effect of the herbicide treatments on the yield of paddy rice (kg ha-1) to 14% moisture.

Medias con distinta letra en cada variable son estadísticamente diferentes (Tukey p≥0.05). 1Promedio de cuatro localidades CI06 = Col. Independencia 2006; LN06 = Los Naranjos 2006; LM07= Los Macuiles 2007; LN07= Los Naranjos 2007.


Análisis económico

El costo del tratamiento de bispiribac-sodio + clomazone, incluyendo su aplicación, fue casi 30% menor que el tratamiento de dos aplicaciones de propanil, por lo que el costo de producción del cultivo considerando al nuevo tratamiento se redujo 7.34%. Debido a lo anterior y al mayor rendimiento de grano obtenido con la nueva tecnología, el beneficio bruto de ésta fue 62.9% mayor que con el tratamiento tradicional, y el beneficio neto fue casi siete veces mayor, cuya relación beneficio/costo fue de 1.996, mientras que con el tratamiento de control tradicional basado en el propanil, ésta fue mínima (Cuadro 5). Este último tratamiento fue dominado por la nueva tecnología, al proporcionar una menor utilidad neta y tener un mayor costo variable (CIMMYT, 1988), con lo cual se corroboran las desventajas económicas de su aplicación.

Los resultados de este estudio, ponen de manifiesto las ventajas agronómicas y económicas que se tienen con la utilización de la nueva tecnología para el control de malezas en arroz de temporal, en relación al control de malezas y rentabilidad que se tiene con el tratamiento tradicional del productor: incremento de alrededor de 50% en el control de zacate pata de pichichi, reducción cercana a 30% en el costo del control de malezas, incrementó 62.9% en el rendimiento de grano y una mucho mayor rentabilidad del cultivo de arroz de temporal.

7.34%. Because of this and the highest grain yield obtained with the new technology, gross profit was 62.9% higher than, with the traditional treatment, and net profit was nearly seven times greater, which benefit / cost was 1,996, whereas with the traditional control treatment based on propanil, it was minimal (Table 5). This last treatment was dominated by new technology, providing a lower net income and have more variable cost (CIMMYT, 1988), thus confirming the economic disadvantages of their application.

The results of this study highlight the agronomic and economic advantages that comes with the use of new technology for weed control in rainfed rice, in relation to weed control and profitability that comes with traditional treatment from producer: an increase of about 50% in the

control moench, close to 30% reduction in the cost of weed control, 62.9% increase in grain yield and a much better profitability for rainfed rice.

However, it should be emphasized that while the mixture of bispyribac-sodium + clomazone is an excellent alternative to control major weeds of rainfed rice in Veracruz, not be taken as the only chemical control option, for repeated use and indiscriminate in a few years could lead to the development of moench biotypes resistant to any of these herbicides

Concepto Nueva tecnologíaBispiribac sodio + clomazone

(22 + 480 g ha-1)

Testigo tradicionalPropanil / propanil(2 880 / 2 880 g ha-1)

Costo de propanil ($ ha-1) 1 520.00 Costo de bispiribac-sodio ($ ha-1)* 840.00Costo de clomazone ($ ha-1) 466.00Costo de Agridex ($ ha-1) 160.00 (2 jornales)Costo de aplicación ($ ha-1)† 300.00 (2 jornales) 600.00 (4 jornales)Costo de control de malezas ($ ha-1) 1 606.00 2 280.00Costo de producción ($ ha-1) ‡ 8 506.00 9 180.00Rendimiento de grano (kg ha-1) 5 305.00 3 256.75Beneficio bruto ($ ha-1)§ 16 976.00 10 421.60Beneficio neto ($ ha-1) 8 470.00 1 241.60Relación beneficio/costo 1.996 1.135Incremento marginal en beneficio neto ($) -7 228.40 DIncremento marginal en costo variable ($) 674

Cuadro 5. Análisis económico de los tratamientos de control de malezas en el cultivo de arroz de temporal.Table 5. Economic analysis of treatments for weed control in rainfed rice.

*El Kinetic se vende empacado con el bispiribac-sodio, por lo que no tiene un costo extra. †Se requirieron cuatro jornales de $150.00 cada uno, para la aplicación del tratamiento tradicional y dos jornales para la aplicación de la mezcla de bispiribac-sodio + clomazone. ‡Costo oficial del Distrito de Desarrollo Rural 008 (Cd. Alemán, Veracruz) $9 180.00 en el ciclo primavera-verano de 2010. §El precio de venta del kilogramo de arroz palay fue de $3.20.


Sin embargo, debe hacerse énfasis en que si bien la mezcla de bispiribac-sodio + clomazone es una excelente alternativa para controlar las principales malezas del arroz de temporal en Veracruz, no debe tomarse como la única opción de control químico, pues su uso repetitivo e indiscriminado podría en pocos años ocasionar el desarrollo de biotipos de zacate pata de pichichi con resistencia a cualquiera de estos herbicidas (Fischer et al., 2000; Zambrano et al., 2009). Si bien, el nuevo tratamiento combina herbicidas con diferente modo de acción, y por lo tanto puede ayudar a retrasar más la aparición de la resistencia que la aplicación de un herbicida solo, es necesario tener más alternativas de control químico con herbicidas de diferentes modos de acción y realizar programas de rotación de herbicidas en los terrenos sembrados con arroz.

Transferencia de la nueva tecnología

A los eventos demostrativos realizados en Los Naranjos en 2006 y 2007 asistieron en 52 personas, incluidos agentes de cambio y productores de arroz de temporal, principalmente del municipio de Tres Valles. En los eventos se explicaron las características y ventajas de los nuevos herbicidas, y se realizaron recorridos técnicos en las parcelas aplicadas, en donde los asistentes observaron la diferencia en el control de malezas ofrecida por la mezcla de bispiribac-sodio + clomazone y el tratamiento tradicional basado en dos aplicaciones secuenciales de propanil.

Como resultados de su efectividad y difusión, durante 2008 y 2009 la nueva tecnología se utilizó en 14 localidades del municipio de Tres Valles, dos del de Cosamalopan, y una del de Texistepec, Sayula de Alemán y Juan Díaz Covarrubias, todos del estado de Veracruz; de acuerdo a información reciente de la Unión de Productores de Arroz del Estado de Veracruz, A. C., C. N. C., su adopción va en constante aumento entre los productores de arroz de temporal del de las zonas centro y sur de la entidad.

Conclusiones

Se corroboró la efectividad en el control de E. colona de bispiribac-sodio + clomazone en parcelas semi-comerciales, el cual fue significativamente superior al del testigo tradicional basado en aplicaciones secuenciales de propanil. 2. La nueva tecnología mostró mayor rentabilidad para la producción de arroz, debido a un mayor rendimiento de

(Fischer et al., 2000; Zambrano et al., 2009). While the new treatment combines herbicides with different modes of action, and therefore can help to further delay of the development of resistance to the herbicide application alone, it is necessary to have more alternatives to chemical control with herbicides of different modes of action and implement programs of rotation of herbicides in soils planted with rice.

Transferring the new technology

The demonstration events held in Los Naranjos in 2006 and 2007 attended 52 people, including agents of change and rainfed rice farmers, mainly from the town of Tres Valles. In the event explained the features and advantages of the new herbicides, and conducted technical tours in applied fields, where the audience noticed the difference in weed control offered by the mixture of bispyribac-sodium + clomazone and traditional treatment based on two sequential applications of propanil.

As a result of its effectiveness and dissemination, in 2008 and 2009 the new technology was used in 14 villages of the municipality of Tres Valles, two of Cosamalopan, and one from Texistepec, Sayula Aleman and Juan Díaz Covarrubias, all of the state of Veracruz, according to recent information from the Union of Rice Producers of the State of Veracruz, A. C., C. N. C., its adoption is steadily rising among rice farmers of rainfed in the central and southern areas of the entity.

Conclusions

It was confirmed the effectiveness in controlling E. colona with bispyribac-sodium + clomazone in semi-commercial plots, which was significantly higher than the traditional treatment based on sequential applications of propanil. 2. The new technology showed higher profitability for rice production due to an increased grain yield and lower cost of control. 3. The mixture of bispyribac-sodium + clomazone was transferred to 52 producers and dealers, and now it is known which is used commercially in several municipalities in the state of Veracruz.



grano y menor costo de control. 3. La mezcla de bispiribac-sodio + clomazone se transfirió a 52 productores y agentes de cambio, y actualmente se tiene conocimiento de que se utiliza comercialmente en varios municipios del estado de Veracruz.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Unión de Productores de Arroz del Estado de Veracruz, A. C., C. N. C., por el apoyo brindado para la realización de estos estudios.

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Rendimiento del maíz de riego tratado con zeolita más fertilizantes en el estado de Guerrero*

Irrigated corn yields zeolite treated plus fertilizer in the state of Guerrero

Marino González Camarillo1§, Noel Orlando Gómez Montiel1, Jesús Muñiz Espíritu2, Félix Valencia Espinosa3, Dámaso Gutiérrez Guillermo4 y Hugo Orlando Figueroa López1

1Campo Experimental Iguala, INIFAP. Carretera Iguala-Tuxpan, Iguala, Guerrero, km 2.5. ([email protected]), ([email protected]). 2Centro de Bachillerato Tecnológico Forestal Núm. 5. DGTA, Tierra Colorada, Guerrero. ([email protected]). 3Colegio Superior Agropecuario del Estado de Guerrero, Iguala, Guerrero. ([email protected]). 4Prestador de Servicios Profesionales, Cd. Altamirano, Guerrero. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].

* Recibido: octubre de 2011


Resumen

Durante el ciclo otoño-invierno 2008 a 2009 en diversos suelos del estado de Guerrero se establecieron seis parcelas de validación (PAVAL) para probar el efecto de la mezcla de zeolita granulada (ZG) o en polvo (ZP) más fertilizantes (FQ) en maíz de riego, en proporciones basadas en peso de la fórmula 90-60-00, en un arreglo de franjas contiguas de 0.33 ha: T1)85% FQ + 15% ZG (> 2.0 mm), T2)100% FQ + 600 kg ha-1 (ZP < 1.0 mm), y T3)100% FQ sin zeolita. En cada tratamiento se delimitaron cinco parcelas útiles a manera de repeticiones de 8 m2, en donde se midieron densidad de plantas (DP), altura de planta (AP), diámetro de tallo (DT) y rendimiento de grano (RG), cuyos valores se sometieron a análisis de varianza por localidad y entre localidades, usando respectivamente los diseños completamente al azar y parcelas divididas; aparte se aplicó la prueba de comparación de medias de Tukey, 0.05. Según los resultados, el RG (t ha-1) del T1 varió de 4.72-8.46, del T2 de 3.59-9.42 y del T3 de 3.97-7.30. No hubieron diferencias estadísticas significativas entre tratamientos dentro de cada localidad para AP, DT y RG, pero el análisis tratamientos x localidades reflejó en muchos casos efectos estadísticamente diferentes entre tratamientos a favor del T2 respecto a RG y poco consistentes

Abstract

During the autumn-winter cycle 2008-2009 in various soils of the state of Guerrero six validation plots were established (PAVAL) to test the effect of the mixture of zeolite granules (ZG) or powder (ZP) more fertilizer (FQ) irrigated corn in proportions based on weight of the formula 90-60-00, in an array of contiguous strips of 0.33 ha: T1) 85% FQ + 15% ZG (> 2 mm), T2) 100% FQ + 600 kg ha-1 (ZP <1 mm), and T3) 100% FQ without zeolite. In each treatment, five plots were delimited as a way of repetitions of 8 m2; where the measured plant density (PD), plant height (PH), stem diameter (SD) and grain yield (GY), whose values were subjected to analysis of variance by location and between locations, using respectively the designs completely randomized and split plot; separately was applied the mean comparison test of Tukey, 0.05. According to the results, the GY (t ha-1) of T1 ranged from 4.72-8.46, T2 of 3.59-9.42 and T3 of 3.97-7.30. There were no statistically significant differences between treatments within each site for PH, DT, and GY, but the analysis treatment x location reflected in many cases effects statistically different between treatments in favor of T2 with respect to GY and inconsistent in terms of PH.

Marino González Camarillo et al.1130 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

We conclude that medium-textured soils or clay without acidity problems; the T2 offers the best possibilities of increasing the GY in irrigated corn.

Key words: Zea mays L., clinoptilolite, fertilizer, urea, granulated zeolite, zeolite powder.

Introduction

About 75% of the soils where corn is planted in the state of Guerrero show a clear deterioration in its productive capacity as a result of high levels of physical erosion and consequent loss of natural fertility, that this entails, a problem that has been exacerbated by the persistent practice of monoculture and the increasingly intensive and irrational use of agrochemicals. (Government of the State of Guerrero, 2000; Canabal and Flores, 2004). In this situation, there is growing interest of producers and government officials to reduce the use of agrochemicals, today, besides being toxic turn out expensive, and replace them by biological elements and natural to optimize agricultural production and at the same time contribute to the conservation, restoration and enhancement of natural resources (Rios et al., 2009).

Zeolites are a series of minerals and since its discovery in the 1960's have been successfully used as sandy soil improvers in Japan to restrict losses by leaching of nitrogen fertilizers and neutralize low pH of agricultural soils by virtue of its relatively high capacity cation exchange (CCE) and high affinity for NH4

+ ions (Ames, 1960 and Koon and Kaufman cited by Lewis et al., 1983). Moreover, numerous studies especially in greenhouses and on a smaller scale under field conditions in the United States of America to improve yield and development of crops have had variable results, with no favorable responses in the field to work on fine soil texture that would require doses greater than 50 t ha-1 of zeolites to change its CCE (Barbarick and Pirela, 1983).

Zeolites are aluminosilicates with a 3D tetrahedral structure composed of Si, Al, O, containing saturated pores by water molecules and exchangeable cations (Gottardi, cited by Pirela et al., 1983) mainly K, Na, Ca and Mg and may also have other elements at various concentrations, depending on the origin, mineralogical composition and

en cuanto a AP. Se concluye que en suelos de textura media o franca sin problemas de acidez, el T2 ofrece las mejores posibilidades de incrementar el RG en maíz de riego.

Palabras clave: Zea mays L., zeolita granulada, zeolita en polvo, clinoptilolita, fertilización, urea.

Introducción

Alrededor de 75% de los suelos donde se siembra maíz en el estado de Guerrero muestran un evidente deterioro de su capacidad productiva por efecto de los altos niveles de erosión física y la consecuente pérdida de la fertilidad natural que esto conlleva, problema que se ha ido agravando por la persistente práctica del monocultivo y el uso cada vez más intensivo e irracional de agroquímicos contaminantes. (Gob. Edo. Guerrero, 2000; Canabal y Flores, 2004). Ante tal situación, hay un creciente interés de los propios agricultores y de los representantes gubernamentales por reducir el uso de agroquímicos que, en la actualidad, además de tóxicos resultan caros, y sustituirlos por elementos biológicos y naturales que permitan optimizar la producción agrícola y al mismo tiempo coadyuven a la conservación, recuperación y el mejoramiento de los recursos naturales (Ríos et al., 2009). Las zeolitas son una serie de minerales que desde su descubrimiento en los años 1960’s se han usado exitosamente como mejoradores de suelos arenosos en Japón para restringir las pérdidas por lixiviación de fertilizantes nitrogenados y neutralizar pH bajos de suelos agrícolas, en virtud de su relativamente alta capacidad de intercambio catiónico (CIC) y alta afinidad por iones NH4

+ (Ames, 1960 y Koon y Kaufman citados por Lewis et al., 1983). Por otro lado, los numerosos estudios realizados sobre todo bajo invernadero y en menor escala en condiciones de campo en los Estados Unidos de América para mejorar el rendimiento y desarrollo de cultivos han tenido resultados variables, sin respuestas favorables en campo al trabajar en suelos de textura muy fina que requerirían dosis mayores a 50 t ha-1 de zeolitas para cambiar su CIC (Barbarick y Pirela, 1983).

Las zeolitas son aluminosilicatos con estructura tridimensional tetraédrica compuestos de Si Al O, que contienen poros saturados por moléculas de agua y cationes intercambiables (Gottardi, citado por Pirela et al., 1983), principalmente K, Na, Ca y Mg y también puede haber otros elementos en diversas concentraciones, dependiendo del origen, composición mineralógica y especie de zeolita

Rendimiento del maíz de riego tratado con zeolita más fertilizantes en el estado de Guerrero 1131

a que se haga referencia (Hawkins, 1983; Sheppard, 1983; Arredondo et al., 2000). El gran interés por su uso agrícola, especialmente en países en desarrollo como Cuba , se basa en las siguientes propiedades fisicoquímicas: alta CIC que varía entre 100 y 300 meq 100 g-1 (Breck, citado por Barbarick y Pirela, 1983), activa adsorción y filtración molecular, habilidad de hidratación y deshidratación sin alterar su estructura debido a que sus cavidades constituyen el 18 a 40% de su volumen (Mumpton, 1983), y su selectividad y afinidad por NH4

+ y K+ (Lewis et al., 1983).

Aunque el descubrimiento de grandes yacimientos de depósitos sedimentarios a nivel mundial a finales de los1950´s impulsó el uso agrícola de las zeolitas naturales (Mumpton, 1999), posteriores estudios de caracterización de tales materiales han precisado que de las cerca de 50 especies de zeolitas naturales y más de 100 tipos de zeolita sintética existentes, las más útiles para propósitos agrícolas al parecer son cinco, entre las cuales la clinoptilolita y la chabasita son las más comercializadas (Hawkin, 1983). Al respecto, en México, Cano y Arredondo (2004) a través de su trabajo de identificación y caracterización de zeolitas en tobas volcánicas del estado de Oaxaca encontraron que sólo 46% de las 26 muestras analizadas contenían zeolita, principalmente clinoptilolita, aunque algunas muestras registraron cantidades tan reducidas que dudaron de sus efectos favorables como mejoradores de suelos.

En la revisión que Barbarick y Pirela (1983) hacen del uso agronómico de las zeolitas en cultivos agrícolas (arroz, cebada, maíz, frijol y sorgo forrajero) y hortícolas en suelos arenosos, limo arcillosos y de tipo franco, franco arenosos y franco arcillosos, resalta el potencial que la clinoptilolita tiene como mejorador y fertilizante de lenta liberación, en función de su alta CIC y afinidad por K+ y NH4

+, lo cual le permite capturar el NH4

+ en sus canales estructurales evitando así su oxidación a NO3

- por bacterias nitrificantes y reduciendo al mismo tiempo las pérdidas por lixiviación de fertilizantes amoniacales. Al actuar como reservorios de NH4

+, los canales pueden también disminuir la toxicidad por amoniaco que provoca una excesiva fertilización con urea. Esta gran afinidad de las zeolitas por el ión amonio ha sido aprovechada exitosamente en Cuba, Latinoamérica y El Caribe para elevar los rendimientos en tomate y papa (John et al., 2000 y John et al., 2001; John, 2002) y en diversos cultivos anuales (Urquiaga y Zapata, 2000) y al mismo tiempo disminuir el impacto negativo ambiental que conllevan las pérdidas de nitrógeno debidas a las rápidas transformaciones bioquímicas y químicas que sufren los fertilizantes

kind of zeolite to which reference is made (Hawkins, 1983; Sheppard, 1983; Arredondo et al., 2000). The great interest in agricultural use, especially in developing countries like Cuba, is based on the following physicochemical properties: high CCE which varies between 100 and 300 meq 100 g-1 (Breck, cited by Barbarick and Pirela, 1983), active adsorption and molecular filtration ability of hydration and dehydration without altering their structure because their cavities constitute 18 to 40% by volume (Mumpton, 1983), and its selectivity and affinity for NH4

+ and K+ (Lewis et al., 1983).

In the review that Barbarick and Pirela (1983) made of the agronomic use of zeolites in crops (rice, barley, corn, beans and sorghum forage) and horticultural crops on sandy, clay silt and loam type, sandy loam and clay loam , highlights the potential of clinoptilolite as improver and slow release fertilizer, based on their high CCE and affinity for K+ and NH4

+, which allows to capture the NH4+ in its structural

channels thus preventing its oxidation to NO3- by nitrifying

bacteria and while reducing leaching losses of ammonium fertilizers; by acting as reservoirs of NH4

+, channels can also decrease the toxicity of ammonia that causes excessive fertilization with urea.

This high affinity of zeolites for ammonium ion has been used successfully in Cuba, Latin America and the Caribbean to raise yields in tomato and potato (John et al., 2000 and John et al., 2001; John, 2002) and various annual crops (Urquiaga and Zapata, 2000) while decreasing the negative environmental impact involving nitrogen losses due to the rapid changes in biochemical and chemical changes that nitrogen fertilizers have in the soil, mainly as NO3

+ and NH4

- by leaching and volatilization, respectively, but also produced by denitrification (N2O, NO), that on leaving the soil-plant level can cause damage to humans and animals and the environment in general.

In Spain, De la Torre et al. (2000) confirmed that the addition of 50 t ha-1 of clinoptilolite previously enriched with nitrogen, phosphorus and potassium in a sandy permeable soil planted with strawberry, to retain water for longer serves as a vehicle for the transportation of nutrients in the first 30 cm soil depth, extends the time that they can be utilized by plants and greatly reduce nitrate leaching into aquifers.

In the Republic of Slovenia, the zeolite clinoptilolite in natural and enriched with ammonia has been used for its high ion exchange capacity for the production of compost


nitrogenados en el suelo, principalmente en forma de NO3+

y NH4- por lixiviación y volatilización, respectivamente,

pero producidas también por desnitrificación (N2O, NO), que al salir del ámbito suelo-planta pueden causar daños al hombre y los animales y en general al medio ambiente. En España, De la Torre et al. (2000) confirmaron que la adición de 50 t ha-1 de clinoptilolita enriquecida previamente con nitrógeno, fósforo y potasio en un suelo arenoso permeable sembrado con fresa, al retener por más tiempo el agua que sirve de vehículo a la transportación de los nutrimentos en los primeros 30 cm de profundidad del suelo, prolonga el tiempo en que éstos pueden ser aprovechados por las plantas y reducen en gran medida la filtración de nitratos hasta los acuíferos.

En la República de Eslovenia, la zeolita clinoptilolita en forma natural y enriquecida con amonio ha estado utilizándose por su alta capacidad de intercambio iónico para la elaboración de composta a partir del reciclaje y enriquecimiento de desechos ganaderos (Kusá et al., 2002) y la neutralización del efecto tóxico de metales pesados (Cd, Cu, Cr, Fe, Ni, Pb y Zn) en lodos y materiales orgánicos de residuos municipales (Zorpas et al., 2002), de tal manera que la composta resultante puede ser usada sin riesgos de toxicidad en el mejoramiento del rendimiento y calidad del pimiento y la mostaza; Sin embargo, el primer grupo de investigadores advierte que por su reacción ácida en el suelo, las dosis a emplear de zeolita enriquecida en su caso con ácido fosfórico deben ser limitadas.

En el caso de México, durante 1996 y 1997, en diversas regiones del estado de Oaxaca se establecieron numerosos experimentos en temporal y de riego para determinar la mejor proporción de fertilizantes químicos en maíz complementada con zeolita, estiércol y composta, usando en muchos casos como base la fórmula de fertilización recomendada 60-40-00 reducida en cuanto al peso de sus ingredientes en niveles del 0, 25, 50, 75 y 100% con la consecuente sustitución de tales proporciones con los materiales mencionados y teniendo un testigo absoluto sin fertilizantes ni materiales orgánicos. De acuerdo con los resultados reportados por Arredondo et al. (2000), hubo buena compatibilidad de la zeolita, estiércol y composta con los fertilizantes químicos, ya que su combinación implicó aumentos en el rendimiento que variaron de 7 a 17%. La mejor respuesta tendió a ser la mezcla en la que se sustituyó un 30 a 50% del fertilizante químico; sin embargo, a partir de estos resultados no se logró precisar las proporciones óptimas de los diversos componentes.

from waste recycling and enrichment of cattle manure (Kusa et al., 2002) and neutralization of the toxic effect of heavy metals (Cd, Cu, Cr, Fe, Ni, Pb and Zn) in sludge and municipal waste of organic materials (Zorpas et al., 2002), so that the resulting compost can be used without risk of toxicity in improving the yield and quality of pepper and mustard; However, the first group of researchers cautioned that their acid reaction in the soil, zeolite doses to be used if enriched with phosphoric acid should be limited .

In the case of Mexico, during 1996 and 1997 in various regions of the state of Oaxaca were established in numerous experiments in rainfed and irrigation to determine the best proportion of chemical fertilizers in maize complemented with zeolite, manure and compost, using in many cases as based on the recommended fertilizer formula 60-40-00 reduced in weight of the ingredients at levels of 0, 25, 50, 75 and 100% with the subsequent replacement of such proportions with these materials and having an absolute control without fertilizer or organic materials.

According to the results reported by Arredondo et al. (2000), there was good compatibility of the zeolite, manure and compost with the chemical fertilizers, and their combination implied yield increases ranging from 7 to 17%. The best response tended to be the mixture in which was replaced by 30 to 50% of the chemical fertilizer; however, from these results it was not possible to specify the optimum proportions of the various components.

Cano and Arredondo (2004) mentioned that the success or failure of the use of clinoptilolite as a soil improver depends on the dominant cation and its concentration, since high levels of sodium are toxic to crops, and soil texture because has been little or no response in areas of medium to fine texture because much of its surface area is constituted by clays which give it high cation exchange capacity and compete with the zeolite in the process of cation exchange.

Through a study with the cultivation of tomato (Lycopersicum esculentum Mill.) under greenhouse Urbina-Sánchez et al. (2006) to determine the physical properties and cation exchange of clinoptilolite zeolite from the town of Etla, Oaxaca, Mexico, where three different particle sizes (0.71-1.00, 1.01-2 and 2.01-3.36 mm) of this material previously enriched with K +, Ca2 + and Mg2 + were used as hydroponic substrates, it was concluded that the fine and medium particles size had larger seedlings (p≤ 0.05) than with the coarse particle size.


Cano y Arredondo (2004) mencionan que el éxito o fracaso del uso de clinoptilolita como mejorador del suelo depende del tipo del catión predominante y su concentración, ya que altos niveles de sodio resultan tóxicos para los cultivos, y de la textura del suelo porque se ha visto baja o nula respuesta en terrenos de textura media a fina debido a que gran parte de su superficie específica lo constituyen arcillas que lo dotan de alta capacidad de intercambio catiónico y compiten con la zeolita en el proceso de intercambio de cationes.

A través de un estudio efectuado con el cultivo de jitomate (Lycopersicum esculentum Mill.) bajo invernadero por Urbina-Sánchez et al. (2006) para determinar las propiedades físicas y de intercambio de cationes de zeolita clinoptilolita proveniente del municipio de Etla, Oaxaca, México, en donde tres diferentes granulometrías (0.71-1.00, 1.01-2.00 y 2.01-3.36 mm) de este material previamente enriquecido con K+, Ca2+ y Mg2+ se usaron como sustratos hidropónicos, se llegó a concluir que con las granulometrías fina y media se obtuvieron plántulas de mayor tamaño (p≤ 0.05) que con la granulometría gruesa. Asimismo, las zeolitas enriquecidas con K+ o Mg2+ produjeron plántulas de mayor tamaño (p≤ 0.05) que las obtenidas en la zeolita enriquecida con Ca2+. Dado que las plántulas con solución nutritiva sin Na+, pero que crecieron en las zeolitas enriquecidas con K+, Ca2+ o Mg2+, absorbieron cantidades importantes de Na+ provenientes de la zeolita natural, elemento que no fue totalmente desalojado por las soluciones desplazantes KNO3, Ca (NO3)2 y Mg (NO3)2, se infiere que hubo respuesta favorable de las plantas al Na+ y que su absorción disminuyó la de Ca2+ por antagonismo entre cationes.

Hasta ahora en diversos países como Cuba, Japón, Estados Unidos y España que cuentan con abundantes yacimientos de zeolita se han hecho muchos estudios que han descubierto nuevas aplicaciones tanto de las zeolitas naturales como de las zeolitas sintéticas, y se continúa investigando para comprender mejor su lógica de funcionamiento en aplicaciones actuales y encontrar otros usos (Rakovan, 2004). Al respecto, en Cuba desde finales de la pasada década e inicios de la presente se logró evaluar con relativo éxito la efectividad del enriquecimiento con zeolita de la fórmula de fertilización recomendada en tomate (Challoux et al., 1997), de la mezcla de zeolita natural con urea convencional en proporciones equivalentes al 15, 20 y 30% (John et al., 2001; John, 2002) y el uso de zeolita como soporte y complemento de inoculantes biológicos (Hernández, 2000), en función del incremento significativo del rendimiento en tomate y la reducción de las pérdidas del nitrógeno del suelo que

Furthermore, zeolites enriched with K+ or Mg2+ produced larger seedlings (p≤ 0.05) than those in the zeolite enriched with Ca2+. Since seedlings with nutrient solution without Na+, but grew up in the zeolites enriched with K+, Ca2 + or Mg2 +, absorbed significant amounts of Na+ from natural zeolite, an element that was not totally eliminated by the displacement solutions KNO3, Ca (NO3)2 and Mg (NO3)2, it is inferred that there was favorable response of plants to Na + and decreased absorption of Ca2+ by antagonism between cations.

Until now in various countries such as Cuba, Japan, USA and Spain that have abundant deposits of zeolite have been made many studies that have found new applications of zeolites both natural and synthetic zeolites, and research continues to understand better their function in existing applications and find other uses (Rakovan, 2004).

In this regard, in Cuba since the end of the last decade and the beginning of this, was achieved relatively successfully to evaluate the effectiveness of zeolite enrichment of the formula of recommended fertilization in tomato (Challoux et al., 1997) of the mixture of natural zeolite with conventional urea at proportions equivalent to 15, 20 and 30% (John et al., 2001; John, 2002) and the use of zeolite as a support and complement of biological inoculants (Hernández, 2000), based on the significant yield increase on tomato and reducing the nitrogen losses from soil which could cause a negative impact on the environment.

In all these investigations, the most interesting finding for the purposes of our study is that the substitution of zeolite over 30% of nitrogen fertilizer does not meet the nutritional demands of the crop and thus facilitates yield decreases. This response may be due to lack of fertilizer or also to the ammonium retention by the zeolite that increases as it does apply greater amounts of calcium.


During the autumn-winter crop season 2008 - 2009, in various locations in the North, Central and Tierra Caliente of Guerrero, whose geographical location and soil characteristics are shown in Table 1, there were established six validation irrigated plots (PAVAL) of corn to validate and demonstrate the crop response to the fertilizer based on the mixture of zeolite powder (ZP) and zeolite granules (ZG) with chemical fertilizers.


podrían provocar impactos negativos en el ambiente. De todas estas investigaciones, la conclusión más interesante para los propósitos de nuestro estudio es que la sustitución por zeolita de más del 30% del fertilizante nitrogenado no satisface las demandas nutrimentales del cultivo y propicia por tanto decrementos del rendimiento. Esta respuesta puede deberse al déficit de fertilizante o también a la retención del amonio por parte de la zeolita que crece conforme se aplican mayores cantidades de este mineral.


Durante el ciclo agrícola Otoño-Invierno 2008/09, en diversas localidades de las regiones Norte, Centro y Tierra Caliente de Guerrero, cuya localización geográfica y características de suelo se indican en el Cuadro 1, se establecieron bajo riego seis parcelas de validación (PAVAL) de maíz con el fin de validar y demostrar la respuesta del cultivo a las dosis de fertilización basadas en la mezcla de zeolita en polvo (ZP) y zeolita granulada (ZG) con fertilizantes químicos. Respecto a los tipos de suelo en que se efectuaron las pruebas, cabe resaltar que los regosoles se caracterizan por ser delgados, provienen de materiales no consolidados y carecen de propiedades gléyicas y sálicas dentro de los primeros 50 cm, mientras que los vertisoles se agrietan con facilidad y contienen 30% o más de arcilla hasta al menos la profundidad de 50 cm (Ortiz et al., 1994). Según Reyes et al. (1995) los regosoles figuran en primer lugar al ocupar el 32.6% de la superficie estatal, mientras que los vertisoles sólo cubren el 1.8%; y las texturas dominantes son la media y gruesa (89.3%), y en menor cuantía la fina (10.7%).

Exceptuando a la PAVAL de Sta. Bárbara donde se usó la variedad VS-535, en las demás se sembró el híbrido H-565. Cada PAVAL se dividió en tres franjas consecutivas únicas de 0.33 ha, en cada una de las cuales se aplicó sólo uno de los siguientes tratamientos basados en la fórmula de fertilización recomendada 90-60-00 (FQ): T1) 85% FQ + 15% ZG (> 2.0 mm), T2) 100% FQ + 600 kg ha-1 ZP (< 1.0 mm), y T3) 100% FQ sin zeolita. Las proporciones de fertilizantes químicos y de zeolita estuvieron en función del peso total (kg) de ingredientes usados para completar la fórmula, que en este caso fueron urea (46% N) y superfosfato de calcio triple (46% P2 O5). Así entonces, en el T1 un 15% de ZG equivale a 52.5 kg ha-1. La mitad del fertilizante nitrogenado, todo el fosforado y la ZP o ZG se aplicaron al momento de la

Regarding the types of soil in which the tests were made, it should be noted that the regosols are characterized by being thin, come from unconsolidated materials and have no gleyic and salic properties within the first 50 cm, while vertisols crack easily and contain 30% or more clay to at least a depth of 50 cm (Ortiz et al., 1994). According to Reyes et al. (1995) regosols in first place by having 32.6% of the state surface, while vertisols cover only 1.8%, and the dominant textures are the medium and heavy (89.3%), and to a lesser extent the fine (10.7%).

Except for the PAVAL of Santa Barbara where the variety used was VS-535, in the rest was planted the hybrid H-565. Each PAVAL was divided into three strips consecutive unique of 0.33 ha, in each of which was applied only one of the following treatments based on the recommended fertilization formula of 90-60-00 (FQ): T1) 85% FQ + 15% ZG (> 2 mm), T2) 100% FQ + 600 kg ha-1 ZP (<1 mm), and T3) 100% FQ without zeolite. The proportions of zeolite and chemical fertilizers were based on the total weight (kg) of ingredients used to complete the formula, which in this case were urea (46% N) and calcium triple superphosphate (46% P2 O5).

Thus, at T1, 15% of ZG equals to52.5 kg ha-1. Half the nitrogen fertilizer, all phosphorus and ZP or ZG were applied at planting time and the rest of nitrogen when the plant had about a month and a half age. The ZG was mixed with fertilizer and applied by machine, and ZP hand broadcast.

The zeolite clinoptilolite that was used came from sites located in Tehuacan, Puebla, and was acquired by the company Minerals Distributor and Southeastern Livestock S. A. C. V. located in San Andrés Cholula in bags of 50 kg without specifying the composition and content of its elements. The same company suggested dosages and forms of application of granular and powdered clinoptilolite to be validated in corn in combination with chemical fertilizer formula recommended by the National Institute for Forestry, Agriculture and Livestock (INIFAP) for growing corn in the state of Guerrero.

The six PAVAL were planted between 19 and 30 January, previous track and plowed of the soil with a tractor at 80 cm between rows, placing three seeds per point every 50 cm. In most cases planting was mechanized, except in the town of Cajeles were sown by hand with “tarecua” and initial irrigation was not applied over


siembra, y el resto del nitrógeno cuando la planta tenía alrededor de mes y medio de edad. La ZG se mezcló con el fertilizante y aplicó con máquina, y la ZP a mano al voleo.

La zeolita clinoptilolita que se usó provino de yacimientos localizados en Tehuacán, Puebla, y fue adquirida a través de la empresa Distribuidora de Minerales y Pecuarias del Sureste S. A. de C. V. ubicada en San Andrés Cholula en costales de 50 kg sin especificar la composición ni contenido de sus elementos. La misma empresa sugirió las dosis y formas de aplicación de clinoptilolita granulada y en polvo a validar en maíz en combinación con la fórmula de fertilización química recomendada por el INIFAP para el cultivo de maíz en el estado de Guerrero.

Las seis PAVAL se sembraron entre el 19 y 30 de enero, previo rastreo y surcado de los suelos con tractor a 80 cm entre surcos, depositando tres semillas por punto cada 50 cm. En la mayoría de los casos la siembra fue mecanizada, salvo en Cajeles donde se sembró a mano con “tarecua” y no se aplicó riego inicial en toda la parcela ni el fertilizante químico correspondiente al lote testigo (T3) al momento de sembrar, sino tres semanas después al dar el primer riego de auxilio.

En todas las PAVAL, al momento de la siembra para prevenir el ataque de plagas de la raíz se aplicó el insecticida terbufos 5% G, y para el control preemergente de malezas se usó el herbicida atrazina + acetanilida 660 SC, excepto en la localidad de Cajeles. Las densidades de plantas en

the whole plot neitherchemical fertilizer for the control group (T3) at planting, but three weeks after giving the first watering.

In all PAVAL at planting time to prevent pest attack to root, it was applied the insecticide terbufos 5% G, and pre-emergent weed control was used the herbicide atrazine + acetanilide 660 SC, except in the town of Cajeles. The average plant densities varied in the range of 48 000 to 65 000 plants ha-1, according to the conducted sampling in mid-March in each PAVAL, and had to be made repeatedly applications of insecticides to the soil and foliage to control pests.

At seedling stage to combat the outbreak of white grubs, Phyllophaga sp. insecticide monocrotophos 600 LM was applied aimed at root collar; in full vegetative stage and before the heading, against stem borer, Zeadiatraea grandiosella Dyar was used deltamethrin 2.5 EC and against fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J. E. Smith), alternating spraying of permethrin 50 EC and deltamethrin 2.5 EC and application in the whorl with permethrin 0.4 G, the attack of red spider, Tetranychus bimaculatus Hervey, registered in the Tierra Caliente PAVAL during the reproductive phase of the culture was controlled by spraying dimethoate 40% EC.

As an additional measure of control of army worn and red spiders, it was suggested that the cooperating producers should make heavier watering every 8 or 9 days, thanks to these two practices achieved its efficient control.

Cuadro 1. Ubicación y características de los suelos de las localidades de prueba de la mezcla de zeolitas + fertilizantes químico en maíz de riego en Guerrero. Ciclo Otoño-Invierno 2008/09.

Table 1. Location and soil characteristics of the test localities of the mix of zeolites + chemical fertilizers in irrigated corn in Guerrero. Fall-winter 2008-2009 cycle.

* Estos datos y la altitud se obtuvieron con GPS; msnm: metros sobre el nivel del mar. Fuente: Elaboración propia con datos del mapa de la FAO (1990). Variedades de suelo en Guerrero.

Región / Localidad Coordenadas Geográficas

Altitud (msnm)Características de suelos

Lat. Norte Long. Oeste Tipo Textura pHNorteCocula 18o 15´ 46.26” 99o 38´ 52.73” 633 Regosol Arcilloso 8.2Iguala 18o 20´ 58.13” 99o 30´ 25.55” 755 Regosol Migajón arcilloso 7.9CentroCajeles 17o 16´ 13.29” 99o 29´ 42.84” 708 Regosol Franco 7.9Tierra CalienteEl Escondido 18o 12´ 47.01” 100o 19´ 11.39” 341 Vertisol Migajón arcillo arenoso 5.5Sta. Bárbara 18o 19´ 22.62” 100o 37´ 41.36” 258 Regosol Migajón arcillo arenoso 8.4Cd. Altamirano 18o 20´ 49.59” 100o 40´ 25.04” 253 Regosol Franco 7.6


promedio variaron en un rango de 48 mil hasta 65 mil plantas por hectárea, según los muestreos realizados a mediados de marzo en cada PAVAL, y tuvieron que hacerse repetidas aplicaciones de insecticidas al suelo y follaje para controlar plagas. En etapa de plántula para combatir el brote de gallina ciega, Phyllophaga sp se aplicó insecticida monocrotofos 600 LM dirigido al cuello de la raíz; en plena etapa vegetativa y antes del espigamiento, contra barrenador del tallo, Zeadiatraea grandiosella Dyar se usó deltametrina 2.5 CE y contra gusano cogollero, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), se hicieron aspersiones alternadas de permetrina 50 CE y deltametrina 2.5 CE y aplicación en el cogollo de permetrina 0.4 G; el ataque de araña roja , Tetranychus bimaculatus Hervey, registrado en las PAVAL de Tierra Caliente durante la fase reproductiva del cultivo pudo controlarse con la aspersión de dimetoato 40% CE. Como medida complementaria de control de gusano cogollero y araña roja, se les sugirió a los productores cooperadores efectuar riegos más pesados cada 8 ó 9 días; gracias a estas dos prácticas se logró su eficiente control. Al momento de la cosecha del cultivo, ocurrida según la localidad entre el 12 de mayo y 10 de junio, se realizaron por separado los muestreos aleatorios para la toma de datos básicos en cada una de las seis PAVAL, a partir de los cuales se calcularon los promedios por tratamiento y repetición de las variables que en seguida se definen:

Altura de planta (AP). Longitud del crecimiento total de plantas maduras medido a partir de la base del tallo o cuello de la raíz hasta el ápice de la espiga

Diámetro de tallo (DT). Espesor o grosor del tallo medido en plantas maduras a la altura del primer entrenudo basal

Densidad de plantas (DP). Número total de plantas por unidad de superficie presentes al momento de la cosecha.

Rendimiento de grano (RG). Peso total del grano cosechado por unidad de superficie ajustado a un nivel de humedad comercial de 14%.

Número de mazorcas (NM). Total de mazorcas cosechadas por unidad de superficie, sin importar tamaño ni peso.

Dado que por norma las PAVAL deben tener un tamaño comercial de al menos 1 ha y el arreglo de tratamiento hacerlo en fajas completas contiguas, en forma similar

At the time of crop harvest, which occurred according to each town between May 12 and June 10, were performed separately random sampling for basic data collection in each of the six PAVAL from which were calculated averages per treatment and replication for the following variables:

Plant height (PH). Length of the total growth of mature plants measured from the base of the stem or root collar to the apex of the spike

Stem diameter (SD). Thickness or stem thickness measured in mature plants to the height of the first basal internode.

Plant density (PD). Total number of plants per unit of surface present at the time of harvest.

Grain yield (GY). Total weight of the harvested grain per unit area adjusted to a commercial moisture level of 14%.

Number of ears (NE). Total harvested ears per unit area, regardless of size or weight.

As a rule the PAVAL must have a market size of at least 1 ha and the arragement under treatment have to be done in complete adjacent strips, similar to factorial designs, then the size of experimental units of replications or useful plots could not be distributed in sequence, so that instead useful plot was determined using two adjacent grooves of 5 m long and 0.8 m apart for a total of 8 m2. For this, in each of the PAVAL within each strip corresponding to the same treatment five useful plots equivalent to replications were delimited, one for each corner and one at the center, and in each case was recorded the height and diameter of five plants chosen at random, the total number of plants and ears, the total weight of ears, and finally extracted three representative ears to calculate grain yield adjusted to 14% of moisture with the aid of moisture determinator Steinlite.

Because at the beginning the objective of the evaluation was to examine the response of the genotype assessed to the application of fertilization treatments, the data of the response variables recorded in each of the test locations were subjected to analysis of individual variance; however, before the raised question on the response of fertilizers according to the different agro-ecological conditions, it was decided to analyze the results in combination: fertilizer x location, for which was used the split-plot design. This was possible because the arrangement used, similar to the factorial, can take as the main plot the location factor and as a small


a los diseños factoriales, entonces por el tamaño de las unidades experimentales las repeticiones o parcelas útiles no podían ser distribuidas secuencialmente, por lo que en su lugar se determinó como parcela útil el uso de dos surcos adyacentes de 5 m de longitud y 0.8 m de separación para un total de 8.0 m2. Para esto, en cada una de las PAVAL, dentro de cada franja correspondiente a un mismo tratamiento se delimitaron cinco parcelas útiles equivalentes a repeticiones, una por cada esquina y otra al centro, y en cada caso se registró la altura y el diámetro de cinco plantas elegidas al azar, el número total de plantas y mazorcas, el peso total de las mazorcas, y por último se extrajeron tres mazorcas representativas para calcular después en gabinete el rendimiento de grano ajustado a 14% de humedad con auxilio del determinador de humedad Steinlite.

Debido a que en principio el objetivo de la evaluación consistió en conocer la respuesta del genotipo evaluado a la aplicación de los tratamientos de fertilización, los datos de las variables repuesta registrados en cada una de las localidades de prueba se sometieron a análisis de varianza individual; sin embargo, ante la interrogante posteriormente planteada sobre la respuesta de los fertilizantes en función de las diferentes condiciones agroecológicas, se tomó la decisión de analizar los resultados obtenidos en forma combinada: fertilizantes x localidad, para lo cual se utilizó el diseño de parcelas divididas; lo anterior fue posible debido a que el arreglo utilizado, similar al factorial, permite tomar como parcela grande al factor localidad y como parcela chica al tratamiento de fertilización. En los dos casos se aplicó la técnica de comparación múltiple de medias de Tukey a un nivel de significancia del 0.05.


En todas las localidades no hubo diferencias significativas entre los tratamientos con clinoptilolita para las variables rendimiento de grano y diámetro de tallo, pero en tres de ellas sí las hubo en cuanto a densidad de plantas y en dos en número de mazorcas (Cuadro 2); aunque a nivel aritmético en cuatro de las localidades de prueba, donde se sembró el híbrido H-565 y las densidades de plantas según el análisis individual fueron estadísticamente iguales, el mayor rendimiento se obtuvo con el tratamiento que incluía clinoptilolita en polvo, correspondiéndoles en esos cuatro casos las cifras más altas de rendimiento a los regosoles de

plot the fertilization treatment. In both cases the multiple comparisons of means of Tukey technique was applied at a level of significance of 0.05.


In all locations there were no significant differences between treatments with clinoptilolite for the variables of grain yield and stem diameter, but in three of them there were differences in density of plants and in two in number of ears (Table 2); although at arithmetic level in four of the test locations where planted the hybrid seed H-565 and densities of plants according to the individual analysis were statistically equal, the highest yield was obtained with treatment that included powdered clinoptilolite, corresponding in these four cases the highest rates of yield to regosols of loamy texture (Cajeles and Cd Altamirano) and the lower yields corresponded to the regosol of clay texture (Cocula) and vertisol sandy clay loam (El Escondido), trends in a way consistent with expressed by Cano and Arredondo (2004), regarding the fine-grained zeolite in effectiveness than the coarse grain size and the best yield responses are obtained in soils of medium to coarse texture.

The latter is confirmed by observing in Table 2 that among the cases cited, the greatest differences in yield between treatments with powder and granulated clinoptilolite corresponded to the towns of Ciudad Altamirano (1 923 kg) and Cajeles (1 906 kg) in regosols loam, and the smallest differences were recorded in Cocula (645 kg) in regosol clay and the Escondido (40 kg) in vertisol sandy clay loam.

As for the statistical differences in plant height detected in PAVAL of Cajeles, Cocula and El Escondido, the treatment that presented the maximum value was never the same in each case. And in four of the six test sites, the highest plant height corresponded to only one but not both treatments of clinoptilolite, while in four locations the largest stem diameter was obtained with the control treatment without clinoptilolite.

Even if the level of each location the effect of differences in plant density observed between treatment and the chemical composition of clinoptilolite can´t be underestimated, the absence of significant response of maize irrigation treatments clinoptilolite + fertilizers, both with regard to the


textura franca (Cajeles y Cd. Altamirano) y los rendimientos relativamente menores al regosol arcilloso (Cocula) y vertisol migajón arcillo arenoso (El Escondido), tendencias que en cierto modo coinciden con lo expresado por Cano y Arredondo (2004), respecto a que la zeolita de granulometría fina supera en efectividad a la de granulometría gruesa y las mejores respuestas en rendimiento se obtienen en suelos de textura media a gruesa. Esto último se confirma al observar en el Cuadro 2 que entre los casos citados, las mayores diferencias en rendimiento entre los tratamientos con clinoptilolita en polvo y granulada correspondieron a las localidades de Cd. Altamirano (1 923 kg) y Cajeles (1 906 kg) en regosoles francos, y las menores diferencias se registraron en Cocula (645 kg) en regosol arcilloso y El Escondido (40 kg) en vertisol migajón arcillo arenoso. En cuanto a las diferencias estadísticas en altura de planta detectadas en las PAVAL de Cajeles, Cocula y El Escondido, el tratamiento que obtuvo el máximo valor nunca fue el mismo en cada caso. Y en cuatro de las seis localidades de prueba, la mayor altura de planta correspondió a sólo uno pero no a los dos tratamientos con clinoptilolita, mientras que en cuatro localidades el mayor diámetro de tallo se obtuvo con el tratamiento testigo sin clinoptilolita.

Aun cuando a nivel de cada localidad el efecto de las diferencias en densidad de plantas observadas entre tratamientos y la composición química de la clinoptilolita no puede ser menospreciado, la ausencia de respuesta significativa del maíz de riego a los tratamientos con clinoptilolita + fertilizantes, tanto en lo que se refiere a la altura de planta y grosor del tallo, como a rendimiento de grano, puede adjudicarse al uso en este caso de dosis de clinoptilolita comparativamente muy bajas a las usadas para arroz en combinación con fertilizante amoniacal en Japón que llegan hasta 80 t ha-1 (Barbarick y Pirela,1983) y para experimentos de maíz en campo en los Estados Unidos de América que van de 2 a 8 t ha-1 (Pirela et al., 1983), en suelos además de textura media a fina donde su efecto es bajo o nulo (Cano y Arredondo, 2004), uno de ellos incluso con pH ácido donde es contraproducente la adición de zeolita (Zorpas et al., 2002).

Aunque en México, las dosis experimentales en maíz han variado desde 0.5 a 8 t ha-1 de zeolita, sola o combinada con estiércol, composta y fertilizantes químicos, sin llegar aún a definir una dosis óptima para siembras comerciales, sólo la mejor tendencia que consiste en sustituir entre 30 a 50% de la dosis de fertilización química recomendada (Arredondo et al., 2000).

plant height and thickness of the stem, as grain yield, can be ascribed in this case to the use of dosages of comparatively very low clinoptilolite to those used for rice in combination with ammonium fertilizer in Japan that reach 80 t ha-1 (Barbarick and Pirela, 1983).

For experiments in field corn in the United States ranging from 2 to 8 t ha-1 (Pirela et al., 1983), in soil in addition of medium to fine texture, where its effect is low or zero (Cano and Arredondo, 2004) one of them even with an acid pH where it can be counterproductive the addition of zeolite (Zorpas et al., 2002). While in Mexico, corn experimental doses have varied from 0.5 to 8 t ha-1 of zeolite, alone or combined with manure, compost and chemical fertilizers, without defining an optimal dose for commercial planting, only the best trend is to replace 30 to 50% of the recommended dose of chemical fertilizer (Arredondo et al., 2000).

According to the comparison of means test of the response variables among localities, significant differences were detected (p= 0.05) in all variables by effect of localities, especially for its highest mean plant height, stem diameter and grain yield of the PAVAL of Cajeles, Cd Altamirano and Cocula, as corresponding to the corn hybrid H-565, whose results should be taken with reservation given the observed differences in plant density, texture and pH of soils.

The combined analysis also reaffirmed that the overall averages of plant height, stem diameter, plant density, number of ears and grain yield as a result of the three treatments were statistically equal. This means that while the substitution of 15% of the fertilization formula for granulated clinoptilolite did not cause significant decreases in grain yield, unlike those reported by (Challoux et al., 1997; Hernández, 2000; John et al., 2001) and John et al., 2002, neither led to increases in yield that resulted significantly higher than the control where the formula was used only complete chemical fertilization (Table 3).

It should be noted that although efforts were made to have the same plant densities per treatment in all PAVAL, mainly in those where the hybrid was planted, were not lower than 50 000 plants ha-1, where the plant density average per treatment (Table 2) or by PAVAL stood below this value (Table 3) was due to the inevitable loss of plants in vegetative stage by the persistent pests, specifically stem borer, Zeadiatraea grandiosella Dyar in the


De acuerdo con la prueba de comparación de medias de las variables respuesta entre localidades, sí se detectaron diferencias significativas (p= 0.05) en todas las variables por efecto de las localidades, destacando por sus mayores

town of Ciudad Altamirano, white grub, Phyllophaga sp. in El Escondido and fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) in Iguala and Cajeles undoubtedly decreased the yield.

Localidad/ Tratamientos1 Densidad de plantas (pl ha-1)

Altura de planta (m)

Diámetro de tallo (cm)

Número de mazorcas ha-1

Rendimiento de grano (kg ha-1)

CoculaFQ+ZG 56 000a 2.47 b 2.49a 54 250a 6 698a2

FQ+ZP 53 250a 2.51ab 2.58a 51 750a 7 343aFQ (90-60-00) 51 500a 2.54a 2.60a 49 250a 7 020aC.V. (%) 9.447 1.629 5.873 11.742 14.864Tukey (0.05) 8 541 0.07 0.25 10 253 1 761IgualaFQ+ZG 49 500a 2.04a 2.14a 43 750a 4 726aFQ+ZP 58 250a 1.95a 2.05a 49 750a 3 804aFQ (90-60-00) 57 750a 2.03a 2.18a 47 750a 3 973aC.V. (%) 11.123 5.331 9.134 11.357 21.212Tukey (0.05) 10 354 0.18 0.33 9 022 1 492CajelesFQ+ZG 51 000a 2.55 b 2.41a 49 750a 7 518aFQ+ZP 49 500a 2.72a 2.65a 54 000a 9 424aFQ (90-60-00) 57 500a 2.52ab 2.62a 57 250a 8 358aC.V. (%) 11.464 3.137 7.481 10.338 13.708Tukey (0.05) 10 188 0.14 0.32 9 361 1 951Cd. AltamiranoFQ+ZG 47 500a 2.63a 2.41a 43 750a 6 445aFQ+ZP 54 750a 2.63a 2.45a 53 250a 8 368aFQ (90-60-00) 47 000a 2.62a 2.55a 46 750a 7 308aC.V. (%) 13.800 4.802 6.136 12.877 18.994Tukey (0.05) 11 584 0.21 0.25 10 411 2 363Sta. BárbaraFQ+ZG 59 750a 2.66a 2.10a 48 750a 5 717aFQ+ZP 44 750 b 2.70a 2.12a 38 750 b 3 980aFQ (90-60-00) 57 250a 2.72a 2.03a 49 750a 5 393aC.V. (%) 9.708 6.801 4.373 12.590 25.200Tukey (0.05) 8 831 0.31 0.15 9 718 2 139El EscondidoFQ+ZG 52 250a 2.43a 2.33a 49 000a 6 457aFQ+ZP 44 250a 2.21 b 2.34a 48 750a 6 497aFQ (90-60-00) 41 750a 2.37ab 2.44a 40 000 b 5 600aC.V. (%) 14.293 4.837 5.557 10.210 17.182Tukey (0.05) 11 113 0.19 0.22 7 910 1 793

Cuadro 2. Análisis individual de comparación de medias del rendimiento y caracteres agronómicos en parcelas de validación de maíz tratadas con zeolita clinoptilolita más fertilizantes en seis localidades de Guerrero. Otoño-invierno 2008 a 2009.

Table 2. Individual analysis for comparison of means of yield and agronomic characters in corn validation plots treated with clinoptilolite zeolite plus fertilizers in six villages in Guerrero. Fall-Winter 2008 to 2009.

1Tratamientos: FQ+ZG= 85% de fertilización química + 15% de zeolita granulada con base en el peso de ingredientes (urea y superfosfato triple) que completan la fórmula 90-60-00; FQ+ZP= 100% de fertilización química + 600 kg ha-1 de zeolita polvo; FQ (90-60-00)= testigo, 100% de fertilización química sin zeolita; 2Valores con la misma letra dentro de columnas son iguales estadísticamente (Tukey, 0.05).


promedios de altura de planta, diámetro de tallo y rendimiento de grano las PAVAL de Cajeles, Cd. Altamirano y Cocula, en lo que corresponde al híbrido de maíz H-565, cuyos resultados sin embargo deben tomarse con reserva dadas las diferencias observadas en cuanto a densidades de plantas y textura y pH de los suelos (Cuadro 3). El análisis combinado reafirmó además que los promedios generales de altura de planta, diámetro de tallo, densidad de plantas, número de mazorcas y rendimiento de grano por efecto de los tres tratamientos fueron estadísticamente iguales. Esto significa que si bien la sustitución de 15% de la fórmula de fertilización por clinoptilolita granulada no causó descensos significativos en rendimiento de grano, a diferencia de lo reportado por (Challoux et al., 1997; Hernández, 2000; John et al., 2001 y John et al., 2002), tampoco propició incrementos de rendimiento que resultaran significativamente superiores al testigo donde se usó sólo la fórmula completa de fertilización química.

Cabe aclarar que, aunque de antemano se procuró que las densidades de plantas por cada tratamiento en todas las PAVAL, principalmente en aquéllas donde se sembró el híbrido, no fueran menores a las 50 000 plantas ha-1, los casos en que la densidad de plantas promedio por tratamiento (Cuadro 2) o por PAVAL se situó debajo de

A noteworthy phenomenon is that from germination until just before the flowering of culture in all PAVAL was always noticed a slight advantage in color and plant vigor for the lot corresponding to the granulated clinoptilolite treatment with respect to the control and the lot treated with clinoptilolite powder. This difference became less noticeable as the vegetative stage ended up to be almost imperceptibleat the beginning of spiking. Furthermore, it was also observed that the plants in the plots treated with clinoptilolite, either in powder or grain, the foliage remained green further more from the normal cycle stipulated in 125 days after sowing.

According to the analysis of the interaction treatments x locations in the PAVAL of Ciudad Altamirano, Cajeles, Santa Barbara and Iguala the three treatments had significantly different effects with respect to grain yield

and, excluding the case of Ciudad Altamirano, also differed in plant height (Table 4). In PAVAL of Cajeles, Cocula and Ciudad Altamirano the highest yield was obtained with the treatment of clinoptilolite powder, exceeding the control and treatment with granulated clinoptilolite, that figured in last place, but in El Escondido although treatments with

Factor de variación Densidad de plantas (pl ha-1)


Diámetro de tallo (cm)

Número de mazorcas ha-1


LocalidadesCocula 53 583a 2.51 b 2.56a 51 750ab 7 020 bc2

Iguala 55 167a 2.01 d 2.08 c 47 083 b 4 168 eCajeles 52 667a 2.63ab 2.56a 53 667a 8 433aCd. Altamirano 49 750ab 2.63ab 2.47ab 47 917ab 7 374abSta. Bárbara 53 917a 2.69a 2.08 c 45 750 b 5 030 deEl Escondido 46 083 b 2.34 c 2.37 b 45 917 b 6 185 cdC.V. (%) 10.915 4.617 6.854 11.463 17.069Tukey (0.05) 6 185 0.12 0.18 6 097 1 188Tratamientos1

FQ+ZG 52 667a 2.47a 2.31a 48 208a 6 260aFQ+ZP 50 792a 2.45a 2.36a 49 375a 6 569aFQ (90-60-00) 52 125a 2.48a 2.40a 48 458a 6 275aC.V. (%) 10.915 4.617 6.854 11.463 17.069Tukey (0.05) 3 557 0.07 0.10 3 507 683

Cuadro 3. Análisis combinado de la comparación de medias del rendimiento y caracteres agronómicos en parcelas de validación de maíz tratadas con zeolita clinoptilolita más fertilizantes en seis localidades de Guerrero. Otoño-invierno 2008 a 2009.

Table 3. Combined analysis of the mean comparison of yield and agronomic characters in corn validation plots treated with clinoptilolite zeolite plus fertilizers in six villages in Guerrero. Autumn-winter 2008 to 2009.

1Tratamientos: FQ+ZG= 85% de fertilización química + 15% de zeolita granulada con base en el peso de ingredientes (urea y superfosfato triple) que completan la fórmula 90-60-00; FQ+ZP= 100% de fertilización química + 600 kg ha-1 de zeolita polvo; FQ (90-60-00)= testigo, 100% de fertilización química sin zeolita; 2Valores con la misma letra dentro de columnas son iguales estadísticamente (Tukey, 0.05).


clinoptilolite exceeded the witness did not differ among themselves, this most likely due to the acidic pH of the sandy clay loam texture of the soil.

The remaining PAVAL, however, showed higher yield in granular clinoptilolite treatment followed by the control and at last was placed the treatment with powdered clinoptilolite.

These results reinforce the existing theory about the efficiency of clinoptilolite powder compared to granulated clinoptilolite to improve even in low percentage yields of corn in the field, especially in medium-loam and alkaline textured soils because in clay soils or low pH the differences in yield with the application of granulated or powdered clinoptilolite are insignificant or minimal and tend to be equated to the treatment that includes only chemical fertilization.

ese valor (Cuadro 3) fue debido a la inevitable pérdida de plantas en etapa vegetativa por el persistente ataque de plagas, específicamente barrenador del tallo, Zeadiatraea grandiosella Dyar en la localidad de Cd. Altamirano, gallina ciega, Phyllophaga sp. en El Escondido y gusano cogollero, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), en Iguala y Cajeles que sin duda mermaron el rendimiento.

Un fenómeno digno de destacar es que desde la germinación hasta poco antes de la floración del cultivo, en todas las PAVAL se notó siempre una leve ventaja en coloración y vigor de las plantas a favor del lote correspondiente al tratamiento con clinoptilolita granulada respecto al testigo y el lote tratado con clinoptilolita en polvo. Dicha diferencia fue haciéndose menos notoria conforme finalizaba la etapa vegetativa hasta hacerse casi imperceptible al comenzar el espigue. Además, también se observó que las plantas en los lotes tratadas con clinoptilolita, sea en polvo o grano, se mantuvieron con parte del follaje verde más allá del ciclo normal estipulado en 125 días después de la siembra.

De acuerdo con el análisis de la interacción tratamientos x localidades, en las PAVAL de Cd. Altamirano, Cajeles, Sta. Bárbara e Iguala los tres tratamientos tuvieron efectos significativamente diferentes respecto a rendimiento de grano y, excluyendo el caso de Cd. Altamirano, también difirieron en cuanto a altura de plantas (Cuadro 4). En las PAVAL de Cajeles, Cocula y Cd. Altamirano el mayor rendimiento se obtuvo con el tratamiento de clinoptilolita en polvo, superando al testigo y al tratamiento con clinoptilolita granulada que figuró en último lugar, pero en El Escondido aunque los tratamientos con clinoptilolita superaron al testigo, no difirieron entre sí, esto debido más probablemente al pH ácido que a la textura migajón arcillo arenosa del suelo.

El resto de las PAVAL, en cambio, reflejaron un mayor rendimiento en el tratamiento con clinoptilolita granulada seguido por el testigo y al último se ubicó el tratamiento con clinoptilolita en polvo.

Estos resultados refuerzan la teoría ya existente acerca de la mayor eficiencia de la clinoptilolita en polvo en comparación de la clinoptilolita granulada para mejorar aunque sea en bajo porcentaje los rendimientos de maíz en campo, sobre todo en suelos de textura media o franca y de tipo alcalino porque en suelos arcillosos o de pH bajo las diferencias en rendimiento con la aplicación de clinoptilolita en polvo o granulada son insignificantes o mínimas y tienden a equipararse al tratamiento que sólo incluye fertilización química.

Factor de variaciónLocalidad Tratamiento1



Cajeles FQ+ZP 2.72a 9 424aFQ+ZG 2.55abc 7 518abc

FQ (90-60-00) 2.62ab 8 358abCd. Altamirano

FQ+ZP 2.63ab 8 369ab

FQ+ZG 2.63ab 6 445 cdeFQ (90-60-00) 2.62ab 7 308abc

Cocula FQ+ZP 2.51abc 7 343abcFQ+ZG 2.47 bc 6 699 bcd

FQ (90-60-00) 2.54abc 7 020 bcdEl Escondido FQ+ZP 2.21 e 6 497 bcd

FQ+ZG 2.43 cd 6 457 bcdFQ (90-60-00) 2.37 d 5 600 cdef

Sta. Bárbara FQ+ZP 2.70a 3 980 fFQ+ZG 2.66ab 5 717 cdef

FQ (90-60-00) 2.72a 5 393 defIguala FQ+ZP 1.95 g 3 804 g

FQ+ZG 2.04 ef 4 726 efFQ (90-60-00) 2.03 fg 3 973 fg

Cuadro 4. Análisis combinado de la interacción tratamientos x localidades en parcelas de validación de maíz tratadas con zeolita clinoptilolita más fertilizantes en seis localidades de Guerrero. Otoño-invierno 2008 a 2009.

Table 4. Combined analysis of the interaction treatments x locations in validation plots of corn treated with zeolite clinoptilolite plus fertilizers in six localities in Guerrero. Autumn-winter 2008 to 2009.

1 Tratamientos: FQ+ZG=85% de fertilización química + 15% de zeolita granulada con base en el peso de ingredientes (urea y superfosfato triple) que completan la fórmula 90-60-00; FQ+ZP=100% de fertilización química + 600 kg ha-1 de zeolita polvo; FQ (90-60-00)= testigo, 100% de fertilización química sin zeolita; 2Valores con la misma letra dentro de columnas son iguales estadísticamente (Tukey, 0.05).


Por último, en lo que se refiere a los efectos favorables de la mezcla de zeolitas más fertilizantes sobre el incremento de la altura de planta respecto al uso sólo de fertilizantes químicos las evidencias no fueron tan notorias ni consistentes.

Conclusiones

Por sus efectos aislados de las variaciones ambientales y de manejo tecnológico que se presentaron en cada localidad de prueba durante el ciclo vegetativo del maíz de riego, la sustitución con clinoptilolita granulada de 15% en peso de los ingredientes de la fórmula de fertilización 90-60-00 o la adición a ésta de 600 kg ha-1 de clinoptilolita en polvo, no incrementaron significativamente los rendimientos de grano ni mejoraron la altura y grosor de las plantas en comparación a cuando se aplicó sola tal fórmula.

Tomando en consideración el tipo, textura y pH del suelo, el tratamiento que mayores probabilidades ofrece de incrementar sustancialmente el rendimiento de grano del maíz de riego en los regosoles de textura media y pH alcalino que predominan en el estado de Guerrero, es la adición al menos de 600 kg ha-1 de clinoptilolita en polvo a la fórmula de fertilización recomendada.

Agradecimientos

A la Fundación Produce de Guerrero A. C. por el apoyo financiero para la ejecución del proyecto cuyos resultados aquí se publican, y un reconocimiento especial para el Dr. Miguel Ángel Cano García, investigador del Centro de Investigación Regional Pacífico Sur del INIFAP por sus orientaciones y sugerencias útiles para el mejor manejo y análisis de la respuesta de la zeolita a nivel de campo y por su gran gentileza al facilitarme sus obras publicadas y parte de la bibliografía de autores extranjeros sobre el tema en cuestión. Se agradece también al M. C. Noé Alarcón Cruz, investigador del Campo Experimental Iguala por facilitarme la información sobre variedades de suelos de Guerrero.

Lastly, in regard to the favorable effects of the mixture of zeolites plus fertilizer on the increase in plant height regards the use of chemical fertilizers only evidence was not as striking and consistent.

Conclusions

Due to its isolated effects of environmental changes and technological management that occurred in each test site during the growing cycle of corn irrigation, the substitution with granulated clinoptilolite of 15% in weight of the ingredients in the fertilization formula 90-60 -00 or the addition thereto of 600 kg ha-1 of clinoptilolite powder, did not significantly increase grain yields, neither improved height and plant thickness compared to when applied one such formula.

Taking into consideration the type, texture and soil pH, the more likely treatment that offers substantially increase grain yield of irrigated corn in medium textured regosols and alkaline pH prevailing in the state of Guerrero, is the addition of less than 600 kg ha-1 of clinoptilolite powder to the recommended fertilization formula.

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Susceptibilidad y mecanismos de resistencia a insecticidas en Bactericera cockerelli (Sulc.) en Coahuila, México*

Susceptibility and resistance mechanisms to insecticides in Bactericera cockerelli (Sulc.) in Coahuila, Mexico

Miriam Desireé Dávila Medina1, Ernesto Cerna Chávez2, Luis Alberto Aguirre Uribe2, Oswaldo García Martínez2, Yisa María Ochoa Fuentes3§, Gabriel Gallegos Morales2 y Jerónimo Landeros Flores2

1Parasitología Agrícola. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coahuila. C. P. 25315, Tel y Fax. 4 11 02 26. 2 Departamento de Parasitología, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coahuila. C. P. 25315, Tel y Fax. 844 4110226. 3Universidad Autónoma de Aguascalientes. Centro de Ciencias Agropecuarias. Departamento de Fitotecnia. Av. Universidad Núm. 940, Col. Cd. Universitaria. Aguascalientes, Aguascalientes. C. P. 20131. §Autora para correspondencia: [email protected].

* Recibido: enero de 2011


Resumen

Bactericera cockerelli (Sulc.) causa pérdidas considerables en el cultivo de papa (Solanum tuberosum L.) en el Noreste de México. Su control se basa en la aplicación de insecticidas, percibiendo los productores controles no satisfactorios y un aumento en el número de aplicaciones. Por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue determinar el nivel de susceptibilidad y los mecanismos metabólicos de resistencia involucrados, mediante la evaluación de los insecticidas Cyalotrina, Deltametrina, Imidacloprid, Ometoato, Dimetoato, Malation, Endosulfan, Carbofuran, Metomilo, Primicarb y Spinosad solos y en combinación con los sinergistas Dietil Maleato (DEM); S, S, S, tributilfosforotritioato (DEF) y Butóxido de Piperonilo (BP). Para ello, se recolectaron adultos de B. cockerelli en áreas productoras papa del estado de Coahuila, para la realización de los bioensayos se utilizó el método de inmersión en hoja propuesto por el IRAC Comité de Acción de Resistencia a Insecticidas (por sus siglas en inglés). Se encontró que los valores más bajos de CL50 para B. cockerelli los presentaron los productos Deltametrina, Endosulfan, Pirimicarb y Spinosad (31.2, 149.31, 155.79 y 156.64 ppm respectivamente). En la mezcla de los insecticidas con los

Abstract

Bactericera cockerelli (Sulc.) causes significant losses in potato (Solanum tuberosum L.) in northeastern Mexico. Its control is based on the application of insecticides, but producers perceive that its control is unsatisfactory and an increased number of applications. Therefore, the objective of this research was to determine the level of susceptibility and resistance metabolic mechanisms involved, by evaluating the following insecticides Cyalotrina, deltamethrin, imidacloprid, Omethoate, Dimethoate, Malathion, Endosulfan, Carbofuran, Methomyl, Primicarb and Spinosad alone and in combination with the synergists diethyl maleate (DEM); SSS- tributylphosphorotrithoate (DEF) and piperonyl butoxide (PB). To do this, adults were collected from B. cockerelli on potato producing areas of the state of Coahuila, to conduce the bioassays, it was used the leaf immersion method proposed by the Action Committee Insecticide Resistance IRAC (for its acronym in English). It was found that the lowest LC50 for B. cockerelli presented by the products Deltamethrin, Endosulfan, Pirimicarb and Spinosad (31.2, 149.31, 155.79 and 156.64 ppm respectively). In the mixture of the insecticide synergists, the highest values of synergism

Miriam Desireé Dávila Medina et al.1146 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

sinergistas, los valores más altos de sinergismo se obtuvieron con el DEF, lo cual indica que las enzimas esterasas son el mecanismo metabólico de resistencia con una mayor presencia para la población en estudio.

Palabras clave: psílido, coeficiente de cotoxicidad, resistencia enzimática.

Introducción

El cultivo de la papa, ocupa en México el cuarto lugar en la producción de alimentos. En la región sureste de Coahuila y Nuevo León, el cultivo ocupa una superficie mayor de 7 000 ha, aportando 15% de la producción nacional, con rendimiento medio comercial de 35 t ha-1, con un costo por hectárea de casi $100 000 (SAGARPA, 2009). La producción en esta zona se ve afectada por diversos factores, siendo los fitosanitarios los de mayor importancia (SAGARPA, 2002), ya que este cultivo es susceptible a más de 300 especies plaga; donde resalta, la enfermedad punta morada de la papa, que ha provocado los mayores estragos en el rendimiento, en los últimos años (Almeyda et al., 2007). Por lo que se reporta una decremento de 4 400 ha en la superficie sembrada para la región sureste de Coahuila y Nuevo León (SAGARPA-SIAP, 2010). Esta enfermedad está asociada a un fitoplasma y actualmente a la bacteria Candidatus Liberibacter, que produce el síntoma conocido como “zebra chip” (Muyaneza et al., 2007); agentes que pueden ser trasmitidos por insectos vectores, como Bactericera cockerelli Sulc. La punta morada afecta 70% de la superficie sembrada con papa en México, y es uno de los problemas fitosanitarios prioritarios a nivel nacional; dependiendo del grado de infección, los daños varían desde 20 a 100% en la pérdida del rendimiento comercial de tubérculos (Cadena, 1996).

Para el control del vector de la punta morada (B. cockerelli), se han utilizado varias alternativas, como el uso de trampas de colores, enemigos naturales y principalmente la aplicación desmedida de productos agroquímicos, los cuales no han sido eficaces. Vega et al. (2008) mencionan, que en los estados de Coahuila y San Luís Potosí es común que se realicen hasta doce aplicaciones de insecticidas durante la temporada de cultivo (jitomate y papa) lo que genera altos niveles de resistencia y la selección de múltiples mecanismos de resistencia. En la mayoría de los casos, las enzimas destoxificativas son el principal factor de resistencia (Benbrook, 1986). Al penetrar los tóxicos al interior de los

were obtained with DEF, indicating the esterases enzymes are the metabolic mechanism of resistance with a greater presence for the study population.

Key words: co toxicity coefficient, enzymatic resistance, psyllid.

Introduction

The potato crop, in Mexico occupies the fourth place in food production. In the southeast region of Coahuila and Nuevo Leon, the crop covers an area greater than 7 000 ha, contributing 15% of national production, with an average commercial yield of 35 t ha-1, with a cost per hectare of nearly $ 100 000 (SAGARPA, 2009). Production in this area is affected by various factors, being the most important plant health (SAGARPA, 2002), since this crop is susceptible to more than 300 pest species; which highlights, purple top disease of potato, which has caused the greatest effects on yield in recent years (Almeyda et al., 2007). As reported a decrease of 4 400 ha in area planted to the southeast region of Coahuila and Nuevo León (SAGARPA-SIAP, 2010). This disease is associated with a phytoplasma and is currently the bacterium Candidatus Liberibacter, which produces the symptom known as “zebra chip” (Muyaneza et al., 2007); agents that can be transmitted by insect vectors, as Bactericera cockerelli Sulc. Purple top affects 70% of the area planted with potatoes in Mexico and is one of priority plant health issues at national level; depending on the degree of infection, damage vary from 20 to 100% loss in marketable yield of tubers (Cadena, 1996).

For vector control of purple top (B. cockerelli), several alternatives have been used, as the trapping of colors, natural enemies and mainly the excessive application of agrochemicals, which have not been effective. Vega et al. (2008) mentioned that in the states of Coahuila and San Luis Potosí is common to make up to twelve applications of insecticides during the growing season (tomatoes and potatoes) that generates high levels of resistance and selection of multiple resistance mechanisms. In most cases, detoxifying enzymes are the main resistance factor (Benbrook, 1986). Toxic to penetrate into organisms are subject to enzymatic action resulting sub products that may be less toxic or easier to excretion (Georghiou, 1972). Among the most important detoxifying systems that constitute the metabolic resistance in insects, are found, microsomal

Susceptibilidad y mecanismos de resistencia a insecticidas en Bactericera cockerelli (Sulc.) en Coahuila, México 1147

organismos están sujetos a la acción enzimática dando como resultado subproductos que pueden ser menos tóxicos o de más fácil excreción (Georghiou, 1972). Entre los sistemas de destoxificación más importantes que constituyen la resistencia metabólica en insectos, se encuentran las oxidasas microsomales que metabolizan los nicotinoides, análogos del DDT, piretroides naturales y organofosforados; la glutation s-transferasa que detoxifican fosforados y las esterasas, que detoxifican a los organofosforados, piretroides y carbamatos (Terriere, 1984; Lalah et al., 1995).

El uso de sinergistas ha sido recomendado para detectar el desarrollo de la resistencia de las plagas, debido a que estos bloquean los procesos de destoxificación del insecticida (Casida, 1974). Los sinergistas más utilizados son el butóxido de piperonilo (BP), que inhibe oxidasas de función múltiple (Lagunes y Villanueva, 1994); el S, S, S, tributilfosforotritioato (DEF), que inhibe esterasas (Casida, 1974) y el dietil maleato (DEM), inhibe glutation s- transferasas (Lagunes y Villanueva, 1994). Por otro lado, podemos mencionar que la presencia de resistencia en esta especie en el mundo, ha sido poco investigada; al respecto Liu y Trumble (2004), mencionan que en la región productora de tomates en california desde el año de 1998, se ha visto un incremento en la aplicación de plaguicidas como Acefato y Metomil en combinación con Esfenvalerato.

Asimismo, Berry et al. (2009) evaluaron 13 insecticidas en los cultivos de papa y tomate en Nueva Zelanda, reportando controles inferiores a 50% para los insecticidas Buprofezin, Pimetrozine e Imidacloprid a dosis comerciales. En México son pocos los estudios formales que se han realizado sobre la posible resistencia de esta especie; Bujános y Marín (2007) reportan la CL50 para 23 insecticidas evaluados contra ninfas de B. cockerelli, donde la Gamma-Cyalotrina, Metamidofos, Dimetoato y Pimetrozine fueron los que tuvieron los valores más altos con 578, 250, 2490 y 347 ppm respectivamente.

Por otro lado Vega et al. (2008) evaluaron seis insecticidas en dos poblaciones de campo, siendo el producto Dimetoato el que presentó los valores más elevados de CL50 para las dos poblaciones con 199.4 y 175.9 ppm. El desarrollo de la resistencia en esta especie no está considerado como un problema grave; sin embargo, el incremento del número de aplicaciones a través de los años, es una señal clara que debemos de utilizar herramientas que nos permitan conocer el estatus de la resistencia de esta especie hacia los productos utilizados en los programas de control. Por

oxidases that metabolize nicotinoids, analogs of DDT, natural pyrethroids and organophosphates; glutathione s-transferase that detoxify phosphates and esterases that detoxify organophosphates, pyrethroids and carbamates (Terriere, 1984; Lalah et al., 1995).

The use of synergists has been recommended to detect the development of pest resistance, because they block the detoxification process of insecticide (Casida, 1974). The most used synergists are piperonyl butoxide (PB), which inhibits oxidases of multiple functions (Lagunes and Villanueva, 1994), the SSS - Tributylphosphorotrithioate (DEF), which inhibits esterases (Casida, 1974) and diethyl maleate (DEM), inhibits glutathione s-transferases (Lagunes and Villanueva, 1994). Furthermore, we can mention that the presence of resistance in this species in the world has been poorly investigated; in this regard Liu and Trumble (2004), mentioned that the region producing tomatoes in California since 1998, has seen an increase in pesticide application as Acephate and Methomyl in combination with Esfenvalerate.

Also, Berry et al. (2009) tested 13 insecticides in potato and tomato crops in New Zealand, reporting controls less than 50% for insecticides Buprofezin, Imidacloprid and Pimetrozine at commercial doses. In Mexico there are few formal studies that have been conducted on the possible resistance of this species; Bujanos and Marin (2007) reported LC50 for 23 insecticides evaluated against nymphs of B. cockerelli, where the Gamma-Cyalotrina, Methamidophos, Dimethoate and Pimetrozine were the ones that had the highest values with 578, 250, 2 490 and 347 ppm respectively.

Furthermore Vega et al. (2008) evaluated six insecticides in two field populations, being the product Dimethoate, which presented the highest values of LC50 for the two populations and 199.4 and 175.9 ppm. The development of resistance in this species is not considered a serious problem; however, the increasing number of applications through the years is a clear signal that we must use tools that allow us to know the status of resistance of this species to the products used in control programs. So, the establishment of synergistic studies may provide a tool that allows us to develop better control strategies.

This suggests the hypothesis that this disease has developed resistance to products used for their control. Therefore, the objective of this study was to determine the


lo que, el establecimiento de estudios con sinergistas, pueden proveer una herramienta de trabajo que nos permita establecer mejores estrategias de combate.

Lo anterior sugiere la hipótesis de que dicha plaga ha desarrollado resistencia a los productos empleados para su control. Por tanto, el objetivo de este trabajo fue, determinar la susceptibilidad de B. cockerelli a insecticidas de diferentes grupos toxicológicos y detectar la posible resistencia a través de los mecanismos metabólicos involucrados mediante el uso de productos sinergistas.


El presente trabajo se realizó en el laboratorio de toxicología del departamento de parasitología agrícola de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN).

Recolecta del material biológico: la respuesta a insecticidas y la mezcla con los sinergistas se realizó en una población compuesta de campo (Huachcichil y Arteaga, Coahuila); La muestra de Huachichil provino de cinco lotes comerciales y mientras que la de Arteaga de cuatro lotes. Los individuos de estas poblaciones se recolectaron en cultivos de papa de las variedades Alpha, Gigant y Atlantic. En cada sitio de muestreo se recolectaron al menos 200 hojas infestadas con ninfas de B. cockerelli, y se realizaron 100 redazos entomológicos para la captura de adultos.

Cría El material biológico recolectado se trasladó al invernadero de parasitología agrícola de la UAAAN, para infestar 50 plantas de papa variedad Alpha. Dispuestas en dos camas de siembra de 2.5 x 1 m, cubiertas con tela organza. La cría de esta especie se realizó en condiciones de invernadero controladas (26 + 4 °C y 70% de humedad relativa y 14:10 h luz: oscuridad. Los ensayos se hicieron con 11 insecticidas de uso común para el control de B. cockerelli en la región: siendo los insecticidas seleccionados Cyalotrina (Kendo 6.5 CE®, 70 g de i.a. L-1, Helm de México S. A). Deltametrina (Decis 2.5 CE®, 25 g de i.a. L-1, piretroide, Bayer de México S.A de C.V). Imidacloprid (Confidor 3.5 SC®, 350 g de i.a. L-1, neonicotinoide, Bayer de México S. A de C. V). Ometoato (Folimat 70% LM®,800 g de i.a. L-1, fosforado, Arysta Lifescience, México, S. A de C. V). Dimetoato (Dimetoato 400 CE®, 400 gr de i.a. L-1, fosforado, Gowan de México S. A de C. V.). Malation (Malathion 1 000 CE®, 83.80 g de i.a. L-1, fosforado, Agro formuladora Delta S. A de C. V).

susceptibility of B. cockerelli to insecticides of different toxicological groups and detect possible resistance through metabolic mechanisms involved by the use of synergist’s products.


This work was done in the toxicology laboratory of the department of agricultural parasitology from the University Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN).

Collect biological material: the answer to insecticides and mixture with synergists was conducted in a population of field (Huachcichil and Arteaga, Coahuila); the sample from Huachichil came from five commercial lots and four lots from Arteaga. Individuals from these populations were collected from potato crops of the varieties Alpha, Gigant and Atlantic. At each sampling site were collected at least 200 leaves infested with nymphs of B. cockerelli, and conducted 100 entomological nettings to catch adults.

Breeding: the biological material collected was transferred to the greenhouse of the agricultural parasitology from UAAAN to infest 50 potato plants of the Alpha variety. Arranged in two beds 2.5 x 1 m covered with organza fabric. The breeding of this species was conducted in controlled greenhouse conditions (26 + 4 °C and 70% relative humidity and 14:10 h light:dark. Tests were made with 11 commonly used insecticides for control of B. cockerelli in the region: being the selected insecticides Cyalotrina (Kendo CE®

6.5, 70 g i.a. L-1, Helm of Mexico S.A.). Deltamethrin (Decis 2.5 CE®, 25 g i.a. L-1, pyrethroid, Bayer Mexico S. A. de C. V.). Imidacloprid (Confidor® 3.5 SC, 350 g i.a. L-1, neonicotinoid, Bayer de Mexico S. A de C. V). Omethoate (70% Folimat LM®, 800 g ai L-1, phosphorus, Arysta Lifescience, Mexico, S. A de C. V). Dimethoate (Dimethoate 400 EC®, 400 g ai L-1, phosphorus, Gowan de Mexico S. A de C. V). Malathion (Malathion 1 000 CE®, 83.80 g ai L-1, phosphorous, formulator Delta Agro S. A de C. V). Endosulfan (Lucasulfan 35 EC®, 378 g ai L-1, chlorinated Lucava Chemical Inc.). Carbofuran (Carbofuran SC 330®, 350 g ai L-1, carbamic, Arysta Lifescience). Methomyl (Metonate 90 PS®, 900 g ai L-1, carbamic Velsimex SA de CV). Pirimicarb (Pirimor 50®, 500 g ai L-1, carbamic, Syngenta Agro S. A de C. V) and Spynosad (Spintor 125 SC®, 120 g ai L-1, Dow Agrosciences de Mexico S. A de C. V).


Endosulfan (Lucasulfan 35 CE®, 378 g de i.a. L-1, clorado, Química Lucava S. A. de C. V.). Carbofuran (Carbofuran 330 SC®, 350 g de i.a. L-1, carbámico, Arysta Lifescience). Metomilo (Metonate 90 PS®, 900 g de i.a. L-1, carbámico, Velsimex S. A. de C. V.). Pirimicarb (Pirimor 50®, 500 g de i.a. L-1, carbámico, Syngenta Agro S. A de C. V) y Spynosad (Spintor 125 SC®, 120 g de i.a. L-1, Dow Agrosciences de México S. A de C. V).

Las concentraciones seriadas de los insecticidas se prepararon con agua destilada. Una vez establecidos los niveles de CL50 de los insecticidas, se realizaron bioensayos para determinar los efectos de las mezclas de los insecticidas con los sinergistas, utilizando una proporción 1:1 (insecticida: sinergista). Se prepararon para ello soluciones seriales, con base en la CL50 de los insecticidas. Los sinergista evaluados fueron el Dietil maleato (DEM), S, S, S, tributilfosforotritioato (DEF) y el butóxido de piperonilo (BP).

Bioensayos: se utilizó el ensayo de inmersión de hoja para el psílido del peral (Psylla spp.) con ligeras modificaciones, propuesto por el (IRAC, 2005). Para ello, de una cama con plantas de papa variedad Alpha de 90 d de edad, libres de infestación con B. cockerelli, se seleccionaron hojas del estrato medio en las cuales se colocaron en la parte del envés 15 ninfas de cuarto estadio; a los 30 min las hojas se sumergieron durante 5 s en la concentración respectiva de insecticida y sinergista; las hojas tratadas se dejaron secar en papel absorbente y posteriormente se colocaron en charolas de plástico con papel húmedo.

El porcentaje de mortalidad se registró a las 24 h después de la exposición. Se consideró ninfa muerta aquella que presentó los apéndices pegados al cuerpo, estaba deshidratada o no reaccionaba al estímulo del pincel. Para cada insecticida se realizó un intervalo de concentraciones (ventana biológica) que producían mortalidades de cero a cien; una vez determinada se realizaron ocho concentraciones, además cada ensayo constó de tres repeticiones y cada repetición incluyó un testigo sin tratar. Para la preparación de las concentraciones se utilizó agua destilada y el producto Bionex como dispersante en una concentración 1mL: 1L de agua. El máximo nivel de mortalidad aceptable para el testigo absoluto fue 10% y se corrigió mediante la fórmula de Abbott (Abbott, 1925)

Análisis de resultados: los datos obtenidos de mortalidad se analizaron mediante un análisis de máxima verosimilitud (Análisis Probit) (Finney, 1971), mediante el programa SAS system para Windows ver 9.0 (2002). Dando como resultado los valores en partes por millón (ppm) de CL50, 95 y limites

The serial concentrations of insecticides were prepared with distilled water. Once established LC50 levels of insecticides, bioassays were performed to determine the effects of mixtures of insecticides synergists, using a proportion 1:1 (insecticide: synergist). Serial solutions were prepared for this, based on the LC50 of insecticides. The evaluated synergists were evaluated Diethyl Maleate (DEM), SSS- Tributylphosphorotrithoate (DEF) and Ppiperonyl Butoxide (PB).

Bioassays: used the leaf dip test for pear psyllid (Psylla spp.) with minor modifications proposed by the (IRAC, 2005). To do this, a bed of potato variety Alpha of 90 days of age, free of infestation with B. cockerelli were selected leafs of the middle in which was placed, in the portion of the underside 15 nymphs of fourth instar; at 30 min the leafs were dipped during 5 s in the respective concentration of insecticide and synergist; the treated leafs were allowed to dry on absorbent paper and then placed in plastic trays with wet paper.

The mortality rate was recorded at 24 h after exposure. Dead nymph was considered one that presented the appendices attached to the body, was dehydrated or not reacting to the stimulus of the brush. For each insecticide was performed a range of concentrations (biological window) producing mortalities from zero to hundred; once given, eight concentrations were made, in addition each trial consisted of three replicates and each replicate included an untreated control. For the preparation of concentrations distilled water was used and a dispersant product Bionex in a concentration of 1mL: 1L of water. The maximum acceptable level of mortality for the absolute control was 10% and was corrected by Abbott's formula (Abbott, 1925)

Analysis of results: mortality data were analyzed using a maximum likelihood analysis (Probit Analysis) (Finney, 1971), using the SAS system for Windows 9.0 (2002). The resulting values were in parts per million (ppm) of CL50, 95 and fiducially limits. Also, it was determined the coefficient of co toxicity (CCT), which divided the LC50, of the insecticide only between the LC50 of the mixture with the synergist (Georghiou, 1962).


Table 1 shows the LC50 of the field population of B. cockerelli. In relation to the response of LC50 and fiducially limits, insecticides formed five response groups, being the


product carbofuran which presented the highest value of LC50 with 4980.39 ppm and fiducially limits of 3411.82 to 5824.33 ppm respectively. A second group consisting of insecticides malathion (2 570.29), dimethoate (1 848.29) and methomyl (1 662.06), which differ in their LC50 values, at the level of fiducially limits are statistically equal, with values between 1 224.86 to 2 811.5 ppm. By comparing the results with other research in field populations, Posos et al. (2006) mention a LC50 of 130.06 ppm for carbofuran, so that our results are 38.3 times higher, on the other hand, Vega et al. (2008) reported a LC50 of 1 759 ppm for the insecticide dimethoate.

Carbamate and organophosphate products showed a higher LC50. Possibly due to carbamate and organophosphate products, were used irrationally in the potato region of Coahuila in past years, to control primary pests such as the potato tuber moth (Pthorimaea operculella), making up to eight applications per season.

Also, insecticides that showed low values of LC50 were omethoate, forming a single group with LC50 values of 709.51 ppm and fiducially limits of 640.83 to 810.24 ppm. A fourth group of insecticide was formed with imidacloprid (193.36), endosulfan (149.31), pirimicarb (155.79) and spynosad (156.64), with fiducially limits between 89.64 to 283.8 ppm, respectively. Finally a fifth t group was form for the product deltamethrin with values of 31.2 and fiducially limits of 27.33 to 36.19 ppm.

In relation to deltamethrin, endosulfan and pirimicab are products that are used in not more than one application per season, which explains the low values of LC50. When comparing the results with other research, Bues et al. (1999) reported an LC50 of 29 ppm for deltamethrin product working with a population of pear psyllid (Cacopsylla pyri), a result similar to that reported in this investigation.

In relation to the product imidacloprid (193.36 ppm), this product showed low values of LC50 compared to other products in the study, however, when compared with other research, Bujanos and Marin (2007) mentioned a LC50 of 3 ppm, our results 64.3 times higher than that reported by these authors, the reason to find the product imidacloprid with higher values of LC50, due to the use of this product in the region since 1993, where there are two to three applications per season. Finally for the product spinosad (156.64 ppm), Bujanos and Marin (2007) reported an LC50 of 51 ppm for

fiduciales. Además se determinó el coeficiente de cotoxicidad (CCT), donde se dividió la CL50 del insecticida sólo entre la CL50 de la mezcla con el sinergista (Georghiou, 1962).


En el Cuadro 1, se muestran las CL50 de la población de campo de B. cockerelli. En relación a la respuesta de CL50 y límites fiduciales, los insecticidas formaron cinco grupos de respuesta; siendo el producto carbofuran el que presentó el valor más alto de CL50 con 4 980.39 ppm y límites fiduciales de 3 411.82 a 5 824.33 ppm respectivamente. Un segundo grupo constituido por los insecticidas malation (2 570.29), dimetoato (1 848.29) y metomilo (1 662.06), los cuales difieren en sus valores de CL50, a nivel de límites fiduciales son estadísticamente iguales, con valores entre las 1 224.86 a las 2 811.5 ppm. Al comparar los resultados con otras investigaciones en poblaciones de campo, Posos et al. (2006) mencionan una CL50 de 130.06 ppm para el carbofuran, por lo que nuestros resultados son 38.3 veces mayores; por otro lado, Vega et al. (2008) reportan una CL50 de 1759 ppm para el insecticida dimetoato.

Los productos carbamicos y fosforados presentaron una CL50

más alta. Posiblemente se debe a que productos carbamicos y fosforados, fueron utilizados irracionalmente en la región papera de Coahuila en años pasados, para el control de plagas primarias como es la palomilla de la papa (Pthorimaea operculella); realizando hasta ocho aplicaciones por temporada.

Asimismo, los insecticidas que presentaron valores bajos de CL50 fueron el ometoato, formando un sólo grupo con valores de CL50 de 709.51 ppm y límites fiduciales de 640.83 a 810.24 ppm. Un cuarto grupo formado por los insecticidas imidacloprid (193.36), endosulfan (149.31), pirimicarb (155.79) y spynosad (156.64), con límites fiduciales entre 89.64 a 283.8 ppm respectivamente. Finalmente un quinto grupo para el producto deltametrina con valores de 31.2 y límites fiduciales de 27.33 a 36.19 ppm.

En relación a la deltametrina, endosulfan y pirimicab, son productos que se utilizan en no más de una aplicación por temporada, lo cual explica los valores bajos de CL50. Al comparar los resultados con otras investigaciones, Bues et al. (1999) reportaron una CL50 de 29 ppm para el producto deltametrina trabajando con una población del psílido del peral (Cacopsylla pyri), resultado similar a lo reportado en esta investigación.


InsecticidaN Gpo.

toxicológicoCL50 ppm LF (95%) CCT r2 g.l.

Cyalotrina 315Piretroide

257.73 (224.56-283.8) 0.88 6DEF 315 48.13 (39.61-60.09) 5.35 0.96 6BP 315 33.70 (28.10-39.94) 7.64 0.73 6DEM 315 90.24 (80.32-100.6) 2.85 0.90 6Deltametrina 315

Piretroide31.2 (27.33—36.19) 0.90 6

DEF 315 16.93 (14.35-19.81) 1.84 0.75 6BP 315 6.57 (05.16-08.13) 4.74 0.83 6DEM 315 7.56 (06.24-09.06) 4.12 0.95 6Imidacloprid 315

Neonicotinoide193.36 (158.23-234.11) 0.74 6

DEF 315 19.15 (15.68-22.88) 10.09* 0.87 6BP 315 7.67 (05.73-09.88) 25.2* 0.88 6DEM 315 834.14 (676.40-1004) 0.23 0.92 6Ometoato 315

Fosforado709.51 (640.83-810.24) 0.93 6

DEF 315 14.32 (11.28-17.94) 49.54* 0.81 6BP 315 152.88 (138.6-179.8) 4.48 0.96 6DEM 315 1085.72 (935.49-1270) 0.65 0.96 6Dimetoato 315

Fosforado1848.29 (1459.22-2284.16) 0.91 6

DEF 315 30.53 (25.93-36.05) 60.54* 0.97 6BP 315 18.16 (14.37-22.81) 101.77* 0.83 6DEM 315 401.83 (350.5-451.1) 4.59 0.95 6Malation 315

Fosforado2570.29 (2320.32-2811.54) 0.94 6

DEF 315 36.08 (30.54-42.34) 71.23* 0.81 6BP 315 119.69 (99.55-132.1) 22.27* 0.96 6DEM 315 282.13 (224.3-342.1) 9.11 0.99 6Endosulfan 315

Clorado149.31 (89.64-203.74) 0.79 6

DEF 315 29.95 (25.65-34.91) 4.98 0.99 6BP 315 40.57 (35.46-46.56) 3.68 0.97 6DEM 315 240.68 (211.3-274.7) 0.62 0.84 6Carbofuran 315

Carbamico4980.39 (3411.82-5824.33) 0.81 6

DEF 315 34.54 (28.54-41.17) 144.19* 0.85 6BP 315 78.87 (67.96-91.13) 63.14* 0.92 6DEM 315 1401.24 (1181.9-1666) 3.55 0.77 6Metomilo 315

Carbamico1662.06 (1224.86-1836.97) 0.80 6

DEF 315 35.64 (29.94-42.69) 46.63* 0.92 6BP 315 139.08 (125.7-153.2) 11.95* 0.96 6DEM 315 493.51 (438.7-550.3) 3.36 0.94 6Pirimicarb 315

Carbamico155.79 (123.54-183.44) 0.92 6

DEF 315 21.39 (17.71-25.78) 7.28 0.87 6BP 315 95.81 (84.74-108.2) 1.62 0.93 6DEM 315 100.43 (89.43-112.5) 1.55 0.81 6Spinosad 315

Spinosynas156.64 (107.03-204.47) 0.86 6

DEF 315 18.50 (15.24-22.42) 8.46 0.79 6BP 315 9.27 (07.18-11.63) 16.89* 0.93 6DEM 315 46.93 (39.81-55.07) 3.33 0.97 6

Cuadro 1. Concentración letal y límites fiduciales de once insecticidas solos y en mezcla con los sinergistas S,S,S, tributilfosforotritioato (DEF), Butoxido de Piperonilo (BP) y Dietil Maleato (DEM) sobre ninfas del cuarto estadio de B. cockerelli Sulc y su coeficiente de cotoxicidad (CCT).

Table 1. Lethal concentration and fiducially limits of eleven insecticides alone and in mixture with synergists SSS Tributylphosphorotrithoate (DEF) Piperonyl butoxide (PB) and diethyl maleate (DEM) on fourth instar nymphs of B. cockerelli Sulc and co toxicity coefficient (TCC).

N= número de individuos expuestos en cada tratamiento; r2= coeficiente de determinación g.l.= grados de libertad para cada tratamiento *= mezclas que superan el umbral de resistencia.


a population of Potato Psyllid, being this result 3.1 times smaller than that found in this work, being a new product introduction.

In relation to the mixture of the insecticide with synergist SSS Tributylphosphorotrithoate (DEF) (Table 1), LC50 values for all mixes of insecticides plus synergist, were lower compared to the insecticide LC50 alone. In addition to these findings, a CCT was obtained which exceeded the threshold of resistance values of 10.09, 49.54, 60.54, 71.23, 144.19 and 46.63 times for imidacloprid, omethoate, dimethoate, malathion, carbofuran and methomyl. This coefficient discriminate populations with resistance problems, whereas those showing a strong factor of 10 times when comparing LC50 values of the insecticide alone and synergist mixture (threshold resistance) (Georghiou, 1962). This shows evidence of resistance by the greater degree of synergism obtained for these products.

When comparing the CCT of our phosphorus products with other research, Hsu et al. (2004) reported a CCT for phosphorous products as fenitrothion, fenthion and malathion lower values at 42.1, 32.6 and 17.6 times to those obtained in this investigation. For the neonicotinoid insecticide imidacloprid, Byrne et al. (2003) mentioned that the metabolism of this product is for oxidase enzymes, however, in the case of whitefly (Bemisia tabaci) showed a high concentration of esterases enzyme, this being the source of resistance. Furthermore carbofuran and methomyl were those with the highest values of CCT; this is due to products that are very susceptible to the attack of esterases, due to its ester linkage with the amino group of molecules (Podolska et al. 2008).

Also, Callaghan et al. (1991) mention that there is a strong correlation between elevated esterase activity and carbamate insecticide resistance and phosphorus. Finally the reason to find organophosphorus and carbamates with the highest values of CCT are the presence of phosphate esters and carbamates which make them extremely susceptible to be attacked by these enzymes, and that such products have been used more frequently, to control other pest species in the same crop.

In relation to the mixture of the insecticide with the synergist Piperonyl Butoxide (PB) (Table 1), LC50 values for the mixture were lower compared to the LC50 of insecticides alone. The CCT that exceeded the threshold of resistance

En relación al producto imidacloprid (193.36 ppm), este producto presentó valores bajos de CL50 en comparación de los otros productos en el estudio; sin embargo, al compararlos con otras investigaciones, Bujános y Marín (2007) mencionan una CL50 de 3 ppm, siendo nuestros resultados 64.3 veces mayores a lo reportado por estos autores, la razón de encontrar al producto imidacloprid con valores más altos de CL50, se debe al uso de este producto en la región desde 1993, donde se realizan de dos a tres aplicaciones por temporada. Finalmente para el producto spinosad (156.64 ppm), Bujános y Marín (2007) reportan una CL50 de 51 ppm para una población de paratrioza, siendo este resultado 3.1 veces menor al encontrado en este trabajo, siendo un producto de nueva introducción.

En relación a la mezcla de los insecticidas con el sinergista S, S, S, tributilfosforotrioato (DEF) (Cuadro 1), los valores de CL50 para todas las mezclas de insecticidas más sinergista, fueron más bajas en comparación de las CL50 de los insecticidas solos. Además de estos resultados, se obtuvo un CCT que superó el umbral de resistencia con valores de 10.09, 49.54, 60.54, 71.23, 144.19 y 46.63 veces, para imidacloprid, ometoato, dimetoato, malation, carbofuran y metomilo. Éste coeficiente discrimina poblaciones con problemas de resistencia, considerando resistentes aquellas que presentan un factor de 10 veces al comparar los valores de CL50 del insecticida sólo y con la mezcla del sinergista (umbral de resistencia) (Georghiou, 1962). Lo anterior muestra evidencia de resistencia por el mayor grado de sinergismo obtenido para estos productos.

Al comparar el CCT de nuestros productos fosforados con otras investigaciones, Hsu et al. (2004), reportaron un CCT para productos fosforados como fenitrotion, fention y malation valores menores en 42.1, 32.6 y 17.6 veces, a los obtenidos en esta investigación. Para el insecticida neonicotinoide imidacloprid, Byrne et al. (2003) mencionan que el metabolismo de este producto es por enzimas oxidasas; sin embargo, en el caso de mosquita blanca (Bemisia tabaci) se presentó una alta concentración de enzimas esterasas, siendo estas la fuente de resistencia. Por otro lado carbofuran y metomilo fueron los que presentaron los valores más altos de CCT; esto es debido, a que son productos muy susceptibles al ataque de esterasas, debido a su unión éster con el grupo amino de las moléculas (Podolska et al., 2008).

Asimismo, Callaghan et al. (1991) mencionan que existe una alta relación entre la elevada actividad de esterasas y la resistencia a insecticidas carbamicos y fosforados.


with values of 25.2, 101.77, 22.97, 64.14, 11.95 and 16.89 times for imidacloprid, dimethoate, malathion, carbofuran, methomyl and spinosad respectively.

For the imidacloprid product the CCT increased 60% in relation to the synergist DEF, about that Zhao et al. (2000), mentioned that working with imidacloprid in Leptinotarsa decemlineata, found that oxidase enzymes are the main factor of resistance with a CCT of 15.5 times, while that esterases enzymes play a complementary role with a CCT of 2.7 times. For the insecticide dimethoate and malathion, Bues et al. (1999), report a CCT for azinphos-methyl of 3.3 times, lower value than that reported in this investigation.

Regarding carbofuran and methomyl products Bues et al. (1999) reported a CCT for methomyl of 7.9 times. Finally for the insecticide spinosad, Espinoza et al. (2005) mentioned that the main mechanism of resistance is awarded to the oxidase enzymes, although few reported cases with resistance to this insecticide.

Products dimethoate and carbofuran, were those with the highest values of CCT, which is due to the indiscriminate use of these products in years and its current use for other pest species in crops, this claim is supported in the general opinion of farmers and technicians engaged in pest control in the study area. Furthermore, for the insecticide imidacloprid, our results show resistance, however, imidacloprid resistance is unstable. Gutierrez et al. (2007) reported that lines of whitefly (Bemisia tabaci) showed a decrease in the proportion of resistance, with a LC50 of 29.8 ppm in F3at and 6.3 ppm in F6. Therefore we can mention that the use of this insecticide in the potato crop could be restricted to the critical stage of the crop (first 30 days) and not the three applications that are usually performed.

Finally the mixture of the insecticide with the synergist Diethyl Maleate (DEM) (Table 1), the LC50 values of the mixture were higher for the insecticide imidacloprid (834.14), omethoate (1 085.72) and endosulfan (240.68 ppm) compared to the LC50 of insecticides alone. The CCT did not exceed the threshold of resistance to any insecticide.

In this regard it is clear that the glutathione s-transferase enzymes (enzymes which act on the synergist DEM), are enzymes that work as conjugates for excretion of insecticides, ie esterases and oxidases enzymes work initially

Finalmente la razón de encontrar fosforados y carbamatos con los valores más altos de CCT son la presencia de ésteres fosfatos y carbamatos que los hacen muy susceptibles al ataque de estas enzimas; y que este tipo de productos se han utilizado en mayor frecuencia, para el control de otras especies de plagas en el mismo cultivo.

En relación a la mezcla de los insecticidas con el sinergista Butoxido de Piperonilo (BP) (Cuadro 1), los valores de CL50 para la mezcla fueron más bajos en comparación de las CL50 de los insecticidas solos. El CCT que superó el umbral de resistencia con valores de 25.2, 101.77, 22.97, 64.14, 11.95 y 16.89 veces, para imidacloprid, dimetoato, malation, carbofuran, metomilo y spinosad respectivamente.

Para el producto imidacloprid el CCT se incrementó 60% en relación al sinergista DEF, al respecto Zhao et al. (2000), mencionan que al trabajar con imidacloprid en Leptinotarsa decemlineata, encontraron que las enzimas oxidasas son el principal factor de resistencia con un CCT de 15.5 veces, mientras que las enzimas esterasas juegan un papel complementario con un CCT de 2.7 veces. Para los insecticidas dimetoato y malation, Bues et al. (1999), reportan un CCT para azinfos metil de 3.3 veces, valor bajo a lo reportado en esta investigación.

En relación a los productos carbofuran y metomilo Bues et al. (1999) reportaron un CCT para metomilo de 7.9 veces. Finalmente para el insecticida spinosad, Espinoza et al. (2005), mencionan que el principal mecanismo de resistencia se adjudica a las enzimas oxidasas, aunque son pocos los casos reportados con resistencia para este insecticida.

Los productos dimetoato y carbofuran, fueron los que presentaron los valores más altos de CCT, lo cual se debe al uso indiscriminado de este tipo de productos en años y su utilización actual para otras especies de plagas en el cultivo, dicha aseveración está respaldada en la opinión generalizada de agricultores y técnicos dedicados al control de plagas en el área de estudio. Por otro lado, para el insecticida imidacloprid, los resultados muestran resistencia; sin embargo, la resistencia en imidacloprid es inestable. Gutiérrez et al. (2007) reportan que líneas de mosquita blanca (Bemisia tabaci) presentaron una disminución en la proporción de resistencia, con una CL50 de 29.8 ppm en F3 a 6.3 ppm en F6. Por lo anterior podemos mencionar, que en el cultivo de papa el uso de este insecticida, podría restringirse a la etapa crítica del cultivo (primeros 30 días) y no las tres aplicaciones que se realizan generalmente.


Finalmente la mezcla de los insecticidas con el sinergista Dietil Maleato (DEM) (Cuadro 1), los valores de CL50 de la mezcla fueron más altos para los insecticidas imidacloprid (834.14), ometoato (1085.72) y endosulfan (240.68 ppm) en comparación de las CL50 de los insecticidas solos. El CCT no superó el umbral de resistencia para ninguno de los insecticidas.

Al respecto se deduce que las enzimas glutatión s-transferasas (enzimas sobre las cuales actúa el sinergista DEM), son enzimas que trabajan como conjugados para la excreción de insecticidas; es decir, que las enzimas esterasas y oxidasas trabajan inicialmente generando la polaridad del insecticida, para posteriormente se pueda conjugar con la glutatión s-transferasa y destoxifique el compuesto (Dauterman, 1983). Asimismo, Martin et al. (1997) no encontraron efecto sinergista al combinar DEM con insecticidas de diferente grupo toxicológico; sin embargo, al realizar pruebas bioquímicas hallaron que estas intervienen en procesos secundarios de destoxificación.

Conclusiones

Con excepción de de insecticidas piretroides y clorados, en todos los demás grupos toxicológicos B. cockerelli presenta diferentes grados de resistencia en donde sobresalen los insecticidas, carbofuran, dimetoato, malation y metomilo. Productos que se han utilizado para esta y otras plagas en la zona agrícola de Arteaga Coahuila México. Asimismo, podemos mencionar que el principal mecanismo de resistencia involucrado en los productos organofosforados y carbamatos fueron las enzimas esterasas seguido de las enzimas oxidasas.

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Conclusions

With the exception of pyrethroid insecticides and chlorine, in all other toxicological groups B. cockerelli showed different degrees of resistance with outstanding insecticides as, carbofuran, dimethoate, malathion, and methomyl. Products, which have been used for this and other pests in the agricultural zone of Arteaga Coahuila Mexico. We may also mention that the main mechanism of resistance involved in organophosphate and carbamate were the esterase enzymes followed by oxidase enzymes.

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Rendimiento productivo y las variables ruminales de corderos alimentados con rastrojo de maíz tratado con urea*

Productive performance and ruminal variables of lambs fed urea-treated maize stover

Guillermina Martínez-Trejo1, Ma. Esther Ortega-Cerrilla2§, Luis L. Landois Palencia2, Armando Pineda Osnaya2 y Jorge Pérez Pérez2

1Campo Experimental Valle de México- INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchán, Texcoco, Estado de México, C. P. 56250. Tel. 01 595 92 1 27 38. Ext. 172. ([email protected]). 2Posgrado en Ganadería, Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco. km. 36.5, Montecillo, Texcoco, Estado de México. C. P. 56230. Tel. 01 595 95 2 02 00. Ext. 1706. §Autora para correspondencia: [email protected].


Aceptado: octubre de 2012

Resumen

El objetivo de este estudio fue el investigar el efecto de la alimentación en corderos con rastrojo de maíz tratados con urea o suplementado con urea diluida o mezclada en su alimentación. Consumo de alimento diario (DFI), ganancia diaria de peso (DWG), y transformación del alimento (FC) fueron determinados, así como la materia seca (DM), materia orgánica (OM), proteína cruda (CP), pared celular (CW), contenido celular (CC), celulosa (CEL) y hemi celulosa (HEM) digestibilidad in vivo, pH en el rumen (pH), amoniaco en el rumen (CRA), concentración de ácidos grasos volátiles (VFA) y degradabilidad de materia orgánica in vitro (DDM). Cuatro tratamientos fueron asignados al azar a 20 corderos criollo (20±5 kg) en un diseño completamente al azar. Las dietas de alimentación para los animales contenía 30% de concentrado y 70% de cualquier rastrojo de maíz sin tratar (UM); tratado con urea (TM) (4 kg de urea diluida en 20 L de H2O 100-1 kg de rastrojo de maíz, tratado por 30 días); suplementado con urea diluida (SM) (38 g de urea 50 mL-1 H20), o urea mezclada en el alimento (MM) (38 g animal-1

día-1) al momento de alimentar a los corderos. La adición de urea no afecto al DFI, DGW, o FC. En la digestibilidad in vivo de DM, OM, CW, HEM y CEL fue mayor (p< 0.05) en TM, mientras que CP y CC fueron mayores en SM. No

Abstract

The objective of this study was to investigate the effect of feeding lambs with maize stover treated with urea or supplemented with urea diluted or mixed in the feed. Daily feed intake (DFI), daily weight gain (DWG), and feed conversion (FC) were determined, as well as dry matter (DM), organic matter (OM), crude protein (CP), cell wall (CW), cell content (CC), cellulose (CEL) and hemicellulose (HEM) in vivo digestibility, rumen pH (pH), rumen ammonia (CRA), volatile fatty acids concentration (VFA), and in vitro degradability of dry matter (DDM). Four treatments were randomly assigned to 20 male Criollo sheep (20 ± 5 kg) in a completely randomized design. Diets fed to animals contained 30% concentrate and 70.0% of either untreated maize stover (UM); treated with urea (TM) (4 kg of diluted urea in 20 L of H2O 100-1 kg of maize stover, treated for 30 days); supplemented with diluted urea (SM) (38g de urea 50 mL-1 H2O), or urea mixed in the feed (MM) (38g animal-1day-1) at the moment lambs were fed. The addition of urea did not affect DFI, DWG, or FC. In vivo digestibility of DM, OM, CW, HEM and CEL was higher (p<0.05) in TM, whilst CP and CC was higher in SM. There were no differences due to treatment (p> 0.05)

Guillermina Martínez-Trejo et al.1158 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

hubo diferencias debido a los tratamientos (p> 0.05) para el pH en el rumen y la concentración de VFA. CRA y la degradabilidad in vitro a las 24, 48 y 72 h, fueron mayores en las dietas que contenían urea.

Palabras clave: corderos, maíz, rastrojo de maíz, urea.

Introducción

Los sub productos agrícolas, especialmente la paja de los cereales, son ricos en carbohidratos representando una fuente importante de energía (Ajmal Khan et al., 2007). Sin embargo, uno de los principales problemas de la paja es su baja digestibildiad (Saruklong et al., 2010), debido a la presencia de componentes no polisacáridos, tales como lignina y sílice. La lignina junto con la celulosa y hemi celulosa, forman un complejo de lignocelulosa, el cual es resistente a la degradación por las enzimas de los microrganismos que se encuentran en el rumen (Vargas y Kolver, 1997). Por lo tanto, diferentes métodos o tratamientos han sido utilizados para mejorar la calidad de la paja o de los sub productos agrícolas, la mayoría enfocados a la degradación del complejo carbohidrato-lignina para facilitar el acceso de los microrganismos celulolíticos a los carbohidratos estructurales para poder incrementar la digestibilidad de la paja (Gao Tengyun, 2000).

Entre los tratamientos utilizados para mejorar la digestibilidad de la paja, se encuentran los físicos, biológicos y químicos, los cuales incrementa la disponibilidad de fracciones de fibra y mejorar la digestibilidad así como el consumo de la paja (Gao Tengyum, 2000). Jayasuriya y Perera (1982) demostraron que la urea puede ser utilizada como una fuente de amoniaco en el tratamiento de la paja, debido a que la urea produce amoniaco (Barrios-Urdaneta y Ventura, 2002), la cual actúa sobre las paredes celulares, facilitando el acceso de bacterias a los polisacáridos, también incremente el contenido de nitrógeno (Tuen et al., 1991). Las ventajas de la urea sobre el amoniaco, es que el manejo no es peligroso y que no hay necesidad de usar contenedores especiales para su almacenamiento, transporte y uso (Hadjipananyiotou, 1984).

El presente estudio investiga la alternativa de utilizar urea para el tratamiento de rastrojo de maíz, principalmente de sub productos agrícolas cosechados en México, para poder mejorar su valor nutricional en la alimentación de corderos de cría. Por consiguiente, el objetivo de este estudio fue el

for rumen pH and VFA concentration. CRA and in vitro degradability at 24, 48, and 72 h, were higher in the diets containing urea.

Key words: lambs, maize stover, urea.

Introduction

Agricultural by-products, especially cereal straws, are rich in carbohydrates representing an important source of energy (Ajmal Khan et al., 2007). However one of the main problems of straws is their low digestibility (Saruklong et al., 2010), due to the presence of nonpolysaccharide components, such as lignin and silica. Lignin, together with cellulose and hemicellulose, form a ligno-cellulose complex, which is resistant to degradation by the enzymes of rumen microorganisms (Varga and Kolver, 1997). Therefore, different methods or treatments have been used to improve straws or agricultural by-products quality, mostly focused on the degradation of the lignin-carbohydrate complex to facilitate the access of cellulytic microorganisms to structural carbohydrates in order to increase straw digestibility (Gao Tengyun, 2000).

Among the treatments used to improve digestibility of straws, there are physical, biological and chemical, which increase the availability of fiber fractions and improve digestibility and intake of straws (Gao Tengyun, 2000). Jayasuriya and Perera (1982) demonstrated that urea can be used as a source of ammonia in the treatment of straws, due that urea produces ammonia (Barrios-Urdaneta and Ventura, 2002), which acts on cell walls facilitating the access of bacteria to polysaccharides, also increasing nitrogen content (Tuen et al., 1991). The advantages of urea over ammonia are that handling is not dangerous, and there are not special containers needed for its storage, transport and use (Hadjipanayiotou, 1984).

The present study investigated the alternative of using urea for the treatment of maize stover, main agricultural by-product harvested in Mexico, in order to improve its nutritional value when fed to growing lambs. Therefore, the objective of this study was to determine the effect of treating or supplementing maize stover with urea (diluted or mixed) on in vivo DM digestibility, and rumen variables such as rumen pH, rumen VFA and rumen ammonia concentration, as well as in vitro dry matter degradability of maize stover.

Rendimiento productivo y las variables ruminales de corderos alimentados con rastrojo de maíz tratado con urea 1159

determinar el efecto de tratar o suplementar rastrojo de maíz con urea (diluida o mezclada) sobre la digestibildiad DM in vivo, y en variables del rumen como pH, VFA del rumen y concentración de amoniaco en el rumen, así como las degradabilidad de materia seca del rastrojo de maíz in vitro.


Ensayo de crecimiento

Veinte corderos criollo machos con un peso inicial de 20±5 kg fueron utilizados. Estos se mantuvieron en jaulas individuales y alimentadas frecuentemente al día con acceso libre al agua. Los corderos fueron identificados, pesados y desparasitados externa e internamente (Ivomex-F, 1mL por 50 kg-1 de peso) y suplementados con vitaminas A, D y E. Los animales fueron distribuidos al azar a cuatro tratamientos, con cinco repeticiones cada uno. Los corderos fueron sujetos a un ensayo de crecimiento, el cual duro 60 días. Antes de iniciar esta prueba los corderos tuvieron un periodo de adaptación de 13 días para la dieta correspondiente. El consumo diario de alimento (DFI), ganancia de peso diario (DWG) y conversión de alimento (FC) fue determinado. Las dietas fueron proporcionadas dos veces al día (8:00 y 16:00 h) y los sólidos fueron recolectados. Los animales fueron pesados cada quincena; los alimentos eran retirados 12:00 h antes de que fueran pesados en las mañanas.

El rastrojo de maíz de la misma cosecha fue triturado en un molino de martillo con una criba de 5 mm; una parte del rastrojo fue almacenado y otra parte tratado con urea. El rastrojo de maíz sin tratar no recibió ningún procesamiento químico, los tratamientos fueron: 1) rastrojo de maíz sin tratar más suplemento (UM); 2) rastrojo de maíz tratado con urea mas suplemente (TM); 3) rastrojo de maíz sin tratar mas suplemento mas urea diluida (38 g de urea disuelta en 50 ml de agua, rociado sobre 1 200 g de alimento fresco (SM); y 4) rastrojo de maíz sin tratar mas suplemento más urea mezclada (38 g de urea mezclada con 1 200 g de alimento fresco (MM)). La urea fue adicionada al rastrojo de maíz dos veces al día en la alimentación, para poder cubrir las diferencias en el contenido de nitrógeno con relación a la urea tratada del rastrojo de maíz.

El rastrojo de maíz tratado con urea fue ensilado con urea disuelta en agua en una proporción de 4 kg de urea en 20 L de agua por 100 kg de rastrojo. La urea fue rociada


Growth trial

Twenty male Criollo sheep with initial live weight of 20 ± 5 kg were used. They were kept in individual pens and fed ad libitum twice a day with free access to water. Sheep were identified, weighed, and internally and externally dewormed (Ivomec-F, 1 mL 50 kg-1 of live weight), and suplemented with vitamins A, D, and E. Animals were randomly distributed to four treatments, with five replicates each.

Lambs were subjected to a growth trial, which lasted 60 days. Before starting this test lambs had an adaptation period of 13 days to the corresponding diet. Daily feed intake (DFI), daily weight gain (DWG) and feed conversion (FC) were determined. Diets were fed ad libitum twice a day (8:00 and 16:00 h) and refusals were collected. Animals were weighed every fortnight; feed was withdrawn 12:00 h before they were weighed in the morning.

Maize stover from the same harvest was ground in a hammermill with a 5 mm screen; one part of untreated stover was stored and the other treated with urea. Untreated maize stover did not receive any chemical processing, treatments were: 1) untreated maize stover plus supplement (UM); 2) urea treated maize stover plus supplement (TM); 3) untreated maize stover plus supplement plus diluted urea (38 g urea dissolved in 50 mL of water, sprayed on 1 200g of fresh feed (SM); and 4) untreated maize stover plus supplement plus urea mixed (38 g urea mix with 1 200 g of fresh feed (MM). Urea was added to the maize stover twice a day at feeding, in order to cover the differences in nitrogen content with relation to urea-treated maize stover.

The urea treated maize stover was ensiled with urea dissolved in water at the ratio of 4 kg of urea in 20 L of water per 100 kg of stover. Urea was uniformly sprinkled on the stover; the silo was sealed with greenhouse polyethylene and left for 30 days; later it was uncovered and left air drying for one week in order to eliminate the ammonium excess before giving it to the animals.

The diet consisted in maize stover (70%) and a supplement (30%) which contained 94% ground sorghum, 5% molasses and 1% mineral pre-mixture (Superbayphos) and vitamin


uniformemente sobre el rastrojo, el silo se sello con plástico de polietileno usado en invernaderos y dejado por 30 días; después fue descubierto y dejado a secar al aire libre por una semana para eliminar el exceso de amoniaco antes de dárselo a los animales.

La dieta consistió en rastrojo de maíz (70%) y un suplemento (30%) el cual contiene 94% de sorgo, 5% de melaza y 1% de minerales pre mezclados (Superbayphos) y vitamina A®. La dieta fue la misma para todos los tratamientos y sólo varió en la forma en que la urea fue provista (rastrojo de maíz con urea tratada y no tratada) (Cuadro 1).

Estudio de digestibilidad in vivo

Después de terminar el periodo de crecimiento del ensayo de 60 días, se evaluó la digestibilidad in vivo. Sólo se utilizaron cuatro animales por tratamiento, ajustando el consumo a 90% del consumo voluntario (Tuen et al., 1991) por tres días, para poder asegurar el consumo de alimento total y durante los siguientes ocho días se recolectaron los solidos. Los sólidos fueron pesados y almacenados a -4 oC y secados en un horno con aire forzado a una temperatura de 55 oC por 96 h, hasta alcanzar peso constante, para poder estimar el contenido de materia seca. La materia seca (DM), cenizas (A) y proteína cruda (CP) de las muestras fueron determinadas, de acuerdo a los procedimientos de la AOAC (2010); y la materia orgánica (OM) fue estimada, basado en la diferencia entre las cantidades del alimento consumido y excretado. Las paredes celulares, contenido de células, celulosa y hemi celulosa fueron analizados por el método de Van Soest et al. (1991). Los coeficientes de digestibilidad para cada variable fueron estimadas mediante la siguiente formula:

Coeficiente de digestibilidad= [(alimento consumido-excretada) / consumido] *100

Donde: alimento consumido= (alimento consumido DM) x (% de nutrientes del alimento); excretado= (DM de los sólidos producidos) x (% de nutrientes en los solidos).

A los 45 y 60 días después de iniciar este estudio, se tomaron muestras del fluido de rumen de cuatro corderos de cada tratamiento por medio de una sonda esofágica, en el cual pH, nitrógeno amoniacal (N-NH3) (McCullough, 1967) y ácidos grasos volátiles (VFA´s) fueron determinados (Erwin et al., 1961).

A®. The diet was the same for all treatments and only varied in the way urea was provided (urea-treated and untreated maize stover) (Table 1).

In vivo digestibility study

After finishing the 60-day period of growth trial, in vivo digestibility was evaluated. Only four animals per treatment were utilized, adjusting intake to 90% of the voluntary intake (Tuen et al., 1991) for three days, in order to secure total feed intake, and during the following eight days feces were collected. Feces were weighed and stored at - 4 ºC and dried in a forced-air oven at a temperature of 55 ºC for 96 h, until reaching constant weight in order to estimate dry matter content. Dry matter (DM), ashes (A), and crude protein (CP) of the samples were determined, according to the AOAC procedures (2010); and organic matter (OM) was estimated, based on the difference between the consumed and the excreted quantities. Cell walls, cell content, cellulose and hemicellulose were analyzed by the methods of Van Soest et al. (1991). Digestibility coefficients for each variable were estimated by the following formula:

Digestibility coefficient= [(Feed intake- Excreted) / consumed] * 100

Where: feed intake= (Feed intake DM) x (% of feed nutrient); excreted= (DM of produced feces) x (% of nutrient in feces).

TratamientosIngredientes (% ) UM TM SM MMRastrojo de maíz 70.00 70.00 70.00 70.00Sorgo 28.20 28.20 28.20 28.20

Rastrojo 1.50 1.50 1.50 1.50

Sales minerales* 0.30 0.30 0.30 0.30

Cuadro 1. Composición de las dietas utilizadas en el experimentó de los corderos alimentados con rastrojo de maíz con y sin urea.

Table 1. Composition of diets utilized in the experiment of lambs fed with maize stover with and without urea.

UM= maize stover + supplementation; TM= urea-treated maize stover (4%) + supplementation; SM= maize stover + supplementation + diluted urea; MM= maize stover + supplementation + mixed urea; *P: 10%, Ca: 12%, Fe: 0.50%, Mg: 0.10%, Cu: 0.15%, Zn: 0.12%, Mn: 0.05%, Co: 0.05%, I: 0.02%, Se: 200 ppb y Vitamina A: 50000 UI.


Degradabilidad del rastrojo de maíz in vitro

La degradabilidad del rastrojo de maíz in vitro también fue determinada en UM, TM, SM y MM. Se preparo un medio líquido (Cuadro 2). Fue esterilizado en un autoclave (Brinkman 2540 E) por 30 min a 121 oC, después fue calentado y se le agregó carbonato de calcio con un flujo constante de CO2. Después de 5 min se agregó cisteína y calentado de nuevo por 5 min con flujo constante de CO2.

Cuando el medio liquido estuvo listo, se agregaron 18 mL de este en tubos de ensayo (25 x 145 mm), junto con 0.1bg de UM, TM, SM o MM. Los tubos de ensayos fueron sellados y esterilizados en la autoclave por 20 min a 121 oC. Estos fueron enfriados; se agregó CO2 a cada tubo e incubado por 72 h a 38 oC, con el fin de confirmar la esterilidad del medio. El medio fue inoculado con 0.2 bmL de líquido del rumen obtenido de una fistula del rumen de una vaca Holstein alimentada con una dieta a base de alfalfa y ensilado de maíz.

Una vez que los tubos de ensayo fueron inoculados, tres tubos de cada tratamiento fueron filtrados con un papel filtro comercial. El resto de los tubos fueron incubados por 24, 48 y 72 h a 38 oC. Después de este tiempo los tubos fueron filtrados y el papel filtro más la muestra fueron secados en horno por 24 h a 60 oC, por último éstos fueron transferidos a cajas petri y colocados en un desecador por 3 h. Después de que los papeles más las muestras fueran pesadas, se calcula la degradabilidad por la diferencia entre el peso inicial y el final de la muestra (Cuadro 2).

At 45 and 60 days after initiating this study, samples of rumen f luid of four sheep from each treatment were obtained by esophageal probe, in which pH, ammonia nitrogen (N- NH3) (McCullough, 1967), and volatile fatty acids (VFA’s) were determined (Erwin et al., 1961).

In vitro degradability of maize stover

In vitro degradability of maize stover was also determined in UM, TM, SM and MM. A liquid medium was prepared (Table 2). It was sterilized in an autoclave (Brinkmann 2 540 E) for 30 min at 121 °C, then it was heated and calcium carbonate was added with constant CO2 flux. After 5 min cysteine was added and heated again for 5 min with constant CO2 flux.

When de liquid medium was ready, 18 mL were dispensed in test tubes (25 x 145 mm), together with 0.1 g of UM, TM, SM or MM. The test tubes were sealed and sterilized in the autoclave for 20 min at 121 °C. They were cooled; CO2 was added to each tube and incubated for 72 h at 38 °C, in order to check the sterility of the medium. The medium was inoculated with 0.2 mL of rumen liquid obtained from a Holstein cow with rumen fistula fed a diet based on alfalfa and maize silage.

Once the test tubes were inoculated, three tubes of each treatment were filtered with commercial filtering paper. The rest of the tubes were incubated for 24, 48 and 72 h at 38 °C. After this time the tubes were filtered and the filtering paper plus the sample were oven dried for 24 h at 60 °C, latter they were transferred to Petri dishes and placed in a desiccator for 3 h. After that the papers plus the samples were weighed, degradability was calculated by the difference between the initial and final weight of the sample (Table 2).


Statistical analysis of the data of maize stover was analyzed by t test. Diets and digestibility in vivo by F test (Steel and Torrie, 1985). Data of productive performance and rumen variables with the GLM procedure (SAS, 2000); and anaerobic degradability in vitro of maize stover was analyzed with PROC MIXED (Littell et al., 1998) according to a completely randomized design with repeated measurements. The comparison of means of treatments was done using the Dunnett test (Steel and Torrie, 1985).

Ingredientes CantidadAgua destilada 52.60 mLLíquido rumial clarificado 30.00 mLSolución mineral I 5.00 mLSolución mineral II 5.00 mLResazurina 0.1% 0.10 mLTripticasa-Peptona 0.20 gExtracto de levadura 0.10 gBicarbonato de sodio 8% 5.00 gCisteína solución de sulfato 2.00 mL

Cuadro 2. Composición del medio liquido utilizado para determinar la degradabilidad del rastrojo de maíz in vitro.

Table 2. Composition of the liquid medium used to determine in vitro degradability of maize stover.


Análisis estadístico

El análisis estadístico de los datos del rastrojo de maíz fue analizado por la prueba t. Las dietas y digestibilidad in vivo por la prueba F (Steel y Torrie, 1985). Los datos del rendimiento productivo y las variables del rumen con los procedimiento GLM (SAS, 2000); y la degradabilidad anaeróbica in vitro del rastrojo de maíz fue analizado con PROXMIXED (Littell et al., 1998) de acuerdo con un diseño completamente al azar con mediciones repetidas. La comparación de medias de los tratamientos fue hecha utilizando la prueba Dunnett (Steel y Torrie, 1985).


Composición química del alimento

Los resultados obtenidos del análisis de paja se muestran en el Cuadro 3; el porcentaje de materia seca en el rastrojo de maíz tratado con urea fue menor con respecto a la paja sin tratar; la materia orgánica y cenizas se comportaron en forma similar; la proteína cruda y celulosa se incrementaron en el rastrojo de maíz tratado con urea (TM, p< 0.05). Sin embargo, en lo que respecta a la pared celular, el contenido celular, hemi celulosa y lignina, no hubo ninguna diferencia (Cuadro 3).

El Cuadro 4 muestra la composición química de las dietas. No hubo diferencias entre las dietas UM y TM (p> 0.05), pero estuvieron entre UM, SM y MM, donde hubo una reducción


Chemical composition of feed

The results obtained from the analysis of straws are shown in Table 3; dry matter percentage in urea-treated maize stover was lower with respect to the untreated straw; organic matter and ashes behaved in a similar way; crude protein and cellulose increased in maize stover treated with urea (TM, p< 0.05). However, with regard to cell walls, cell content, hemicellulose, and lignin, there was not any difference (Table 3).

Table 4 shows the chemical composition of the diets. There were no differences between the UM and TM diets (p> 0.05), but there were among UM, SM, and MM, where there was a decrease in organic matter and hemicellulose content. No differences were found for cell wall and lignin, but the percentage of ash, crude protein, cell content, and cellulose was higher (p< 0.05) in TM compared to UM.

The percentage of dry matter (DM) in urea-treated maize stover was lower than in the untreated stover, which coincides with the results obtained in studies carried out by Moss et al. (1993) using barley straw treated with sodium hydroxide (NaOH). The lower OM percentage observed in urea-treated stover might be due to the addition of urea diluted with water which diminished DM percentage, and in turn decreased OM content (Oji et al., 2007).

The percentage of ash was lower (p> 0.05) in TM, compared with UM, however, in the diets it was opposite, since ash content was higher in TM, which could be due to the changes

TratamientosUM TM EE Pr > | t |

Materia seca (DM) 91.15 89.87 0.1331 0.0106Materia orgánica (OM) 84.36 83.58 0.1498 0.0350Ceniza 6.80 6.29 0.075 0.0214Proteína cruda (CP) 5.76 12.73 0.1801 0.0007Pared celular (CW=NDF) 43.31 46.88 0.8513 0.2920Contenido de la célula (CC) 71.72 72.60 0.6207 0.0525Hemicelulosa (HEM) 28.41 25.72 1.1021 0.1343Celulosa (CEL) 33.42 38.51 0.4327 0.0071Lignina 8.96 8.79 0.661 0.8211

Cuadro 3. Composición química del rastrojo de maíz con y sin urea.Table 3. Chemical composition of maize stover with and without urea.

UM= maize stover + supplementation; TM= urea-treated maize stover (4%) + supplementation; EE= standard error.


en materia orgánica y contenido de hemi celulosa. No se encontraron diferencias para la pared celular y lignina, pero el porcentaje de ceniza, proteína cruda, contenido celular y celulosa fue mayor (p< 0.05) en TM comparado a UM.

El porcentaje de materia seca (DM) en el rastrojo de maíz con urea fue menor que en el rastrojo de maíz sin tratar, lo cual coincide con los resultados obtenidos en un estudio realizado por Moss et al. (1993) utilizando paja de cebada tratada con hidróxido de sodio (NaOH). El bajo porcentaje de OM observada en el rastrojo tratado con urea, se podría deber a la adición de urea diluida con agua la cual desciende el porcentaje DM, lo cual hace que disminuya el contenido de OM (Oji et al., 2007).

El porcentaje de ceniza fue menor (p> 0.05) en TM, comparado con UM; sin embargo, en las dietas fue lo contrario, ya que el contenido de ceniza fue mayor en TM, lo cual se podría deber a los cambios en el porcentaje de OM y al hecho de que en la dieta completa los ingredientes restantes para el análisis fueron tomados en cuenta (sorgo, melaza y minerales). Éstos resultados difieren de otros estudios, donde se observó un incremento en el contenido de ceniza en la paja de cebada tratada con NaOH (Moss et al., 1993).

Los valores de proteína cruda en el rastrojo de maíz tratado con urea fue mayor (12.73%) con relación al rastrojo de maíz sin tratar (5.76%). Estos resultados coinciden con los obtenidos en otros estudios. Ramírez et al. (2007) mencionan que el porcentaje de proteína fue mayor cuando el rastrojo de maíz fue tratado con 6.5% de urea (15.6%) comparado con el testigo (7.4%). El incremento de proteína en la paja

in OM percentage and to the fact that in the complete diet the remaining ingredients for the analysis were taken into account (sorghum, molasses, and minerals) These results differ from other studies, where an increment in ash content in barley straw treated with NaOH was observed (Moss et al., 1993).

Crude protein values in urea-treated maize stover were higher (12.73%) with relation to the untreated maize stover (5.76%). These results agree with those obtained in other studies. Ramírez et al. (2007) indicated that protein percentage was higher when maize stover was treated with 6.5% of urea (15.6%) compared to the control (7.4%). The protein increment in treated straws might have been due to nitrogen addition. The higher protein content in SM and MM compared to TM was probably due to the fact that TM was uncovered to facilitate the elimination of ammonium smell, which might have caused volatilization of nitrogen and therefore its loss.

The percentage of cell wall (FDN) did not show differences (p> 0.05) between TM and UM. However Ramirez et al. (2007) reported a reduction in FDN in maize stover treated with urea of 8.9%. The results obtained in the present study were lower to those reported by these authors, however urea is an agent with less alkaline potential than other chemicals which have also been used to improve straw digestibility, such as NaOH being its effects on cell wall constituents lower than those of other chemicals (Table 4).

Differences in cell content between TM and UM were not observed. Regarding the results related to hemicellulose percentage, they were similar among treatments, which

TratamientosVariable UM TM SM MM EE Pr > FMateria seca (DM) 90.67 90.86 85.72*** 91.98*** 0.1055 <.0001Materia orgánica (OM) 84.75 83.89*** 79.81*** 86.34*** 0.1117 <.0001Ceniza 5.93 6.97*** 5.91 5.64 0.0678 0.0006Proteína cruda (CP) 8.92 11.99*** 14.39*** 16.58*** 0.5582 0.0025Pared celular (CW=NDF) 46.50 45.39 44.71 44.89 1.0014 0.6270Contenido de la célula (CC) 63.80 64.67 71.97*** 63.83 1.0046 0.0115Hemicelulosa (HEM) 19.54 16.50*** 19.11 20.92 0.4858 0.0130Celulosa (CEL) 19.97 22.56 24.26 17.72 1.0843 0.0450Lignina 5.24 5.81 6.09 5.22 0.3980 0.4241

Cuadro 4. Composición química de la dieta utilizada en el experimentó con rastrojo de maíz con y sin urea.Table 4. Chemical composition of the diets used in the experiment with maize stover with and without urea.

UM= maize stover + supplementation; TM= urea-treated maize stover (4%) + supplementation; SM= maize stover + supplementation + diluted urea; MM= maize stover + supplementation + mixed urea; EE= standard error; *** Comparison of means with Dunnett test (UM vs TM, UM vs SM, and SM vs MM).


tratada pudiera haber sido debido a la adición de nitrógeno. El mayor contenido de proteína en SM y MM comparados a TM probablemente fue debido al hecho de que TM fue descubierto para facilitar la eliminación del olor amoniacal, el cual pudiera haber causado la volatilización del nitrógeno y por su pérdida.

El porcentaje de la pared celular (FDN) no mostro diferencias (p> 0.05) entre TM y UM. Sin embargo, Ramírez et al. (2007) reportó una reducción en FDN del rastrojo de maíz tratado con urea de 8.9%. Los resultados obtenidos en el presente estudio fueron menores que aquellos reportados por estos autores; sin embargo, la urea es un agente con menor potencial alcalino que otros químicos, el cual también ha sido usado para mejorar la digestibilidad de la paja, tales como el NaOH teniendo un efecto menor sobre los constituyentes de la pared celular que aquellos de otros químicos (Cuadro 4).

No se observaron diferencias entre el contenido celular de TM y UM. Con respecto a los resultados relacionados al porcentaje de hemi celulosa, fueron similares entre tratamientos, lo cual difiere de lo mencionado por Días-Da-Silba y Sundstol (1986), quienes reportaron que el contenido de hemi celulosa disminuyó en paja de trigo tratada con urea (32.9%) con relación al testigo (25.5%). Éstos resultados se pueden atribuir al hecho de que en su estudio, la urea fue dejada a actuar por un periodo de 60 días y en el presente experimento, sólo se dejo por 30 días; por otra parte, sólo la urea fue rociada, donde en el experimento de Dias-Da-Silva y Sundstol (1986) también fue aplicado Na2SO4 (4 g por litro de solución).

El porcentaje de celulosa de TM en el rastrojo, así como en las dietas fue significantemente mayor (p< 0.05) que en SM. Dias-Da-Silva y Sundstol (1986) reportaron resultados similares, debido, probablemente al rompimiento del enlace de la hemi celulosa con la lignina; además, estos tratamientos solubilizan la hemi celulosa, sílice y lignina, pero no a la celulosa presente en el forraje (Jackson, 1977). No se observaron diferencias (p< 0.05) en el porcentaje de lignina entre tratamientos; Oliveros et al. (1993) cuando trato el rastrojo de maíz con urea no encontró diferencias significativas en el contenido de lignina con respecto al testigo, (9.2% y 9.3%, respectivamente), atribuido al bajo potencial alcalino de la urea vs NaOH.

Ensayo de crecimiento

No se observaron diferencias (p> 0.05) en el consumo de material seca, ganancia de peso diario o conversión de alimento (Cuadro 5).

differs from what was indicated by Dias-Da-Silva and Sundstol (1986), who reported that hemicellulose content diminished in urea-treated wheat straw (32.9%) with relation to the control (25.5%). These results may be attributed to the fact that in their work, urea was left acting for a 60-day period, and in the present experiment, only for 30 days; moreover, only urea was sprinkled, whereas in Dias-Da-Silva and Sundstol’s experiment (1986) also Na2SO4 was applied (4g per liter of solution).

The cellulose percentage of TM in stover as well as in the diets was significantly higher (p< 0.05) than in SM. Dias-Da-Silva and Sundstol (1986) reported similar results, due probably to the breaking of the linkage with hemicellulose and lignin; furthermore, this treatment solubilizes hemicellulose, silica, and lignin, but not cellulose present in forage (Jackson, 1977). Differences (p< 0.05) in lignin percentage among treatments were not observed; Oliveros et al. (1993) when treated maize stover with urea did not find significant differences in lignin content with respect to the control, (9.2% and 9.3%, respectively), attributable to the lower alkaline potential of urea vs NaOH.

Growth trial

Differences were not observed (p> 0.05) on dry matter intake, daily weight gain, or feed conversion (see Table 5).

Significant differences among treatments were not observed for the growth trial for any of the variables evaluated; these results agree with those reported in other studies for dry matter intake (Manyuchi et al., 1994). Weight gain did not present differences (p> 0.05) among treatments; these results are similar to those found by Hadjipanayiotou (1984) and Llamas et al. (1985), which could be due to the high percentage of stover in the diet. It also must be pointed out that the present study was carried out in winter and there were frosts, so the animals might have used the highest proportion of the consumed nutrients to maintain their body temperature, and a minimum to gain weight.

With respect to feed conversion, there were no differences among treatments, these results agree with those reported by Martínez et al. (1985); however, feed conversion recorded by Urrutia et al. (1982) in sheep fed maize stover treated with sodium hydroxide showed a positive response (24.8 control and 15.2 treated stover), does not agree with the results obtained in this experiment. Generally,


No se observaron diferencias significativas entre tratamientos para el ensayo de crecimiento de las variables evaluadas; estos resultados coinciden con los reportados en otros estudios para el consumo de materia seca (Manyuchi et al., 1994). La ganancia de peso no presento diferencias (p> 0.05) entre tratamientos; éstos resultados son similares a aquellos encontrados por Hadjipanayiotou (1984) y Llamas et al. (1985) lo cual se pudiera deber al alto porcentaje de rastrojo en la dieta. También se debe mencionar que el presente estudio se llevó acabo en invierno y hubo heladas, por lo que los animales pudieron usar una mayor proporción de nutrientes consumidos para mantener su temperatura corporal y tener una ganancia minina de peso.

Con respecto a la conversión de alimentos, no hubo diferencias entre tratamientos, éstos resultados coinciden con los reportados por Martínez et al. (1985); sin embargo, las conversión de alimentos registrada por Urrutia et al. (1982) en corderos alimentados con rastrojo de maíz tratados con hidróxido de sodio mostraron una respuesta positiva (24.8 testigo y 15.2 el rastrojo tratado), lo cual no concuerda con lo obtenido en el presente estudio. Generalmente, los resultados obtenidos en el presente estudio se pueden deber a la edad de los animales usados, el tipo de rastrojo alimentado, su proporción en la dieta y la temporada en la que se realizó el experimento.

Digestibildiad in vivo

La digestibildiad aparente de la materia seca, pared celular, contenido celular, hemi celulosa y celulosa (Cuadro 6) fue mayor (p< 0.05) en TM con relación a UM. La digestibilidad de la proteína cruda fue menor (p> 0.05) en TM que en SM y MM pero fue mayor (p< 0.05) que en UM (Cuadro 6).

the results obtained in the present study could be the consequence of the age of the animals used, the type of stover fed, its proportion in the diet and the season when the experiment was carried out.

In vivo digestibility

Apparent digestibility of dry matter, organic matter, cell wall, cell content, hemicellulose, and cellulose (Table 6) was higher (p< 0.05) in TM with relation to UM. Crude protein digestibility was lower (p> 0.05) in TM than in SM and MM but was higher (p< 0.05) that in UM (Table 6).

The coefficients of digestibility in vivo of dry matter, organic matter, cell walls, cellulose, and hemicellulose were higher (p< 0.05) in TM with relation to UM; these results are higher to those reported by Zhao et al. (2007) at feeding sheep with maize stover based diets either supplemented with urea or urea sprayed maize stover. Digestibility of urea-treated stover could cause nitrogen release in the rumen for the case of SM and MM, allowing a higher microbial fermentation. In vivo digestibility of cell walls (FDN) was higher (p< 0.05) in TM than in UM, Djaanegara et al. (1984/85) and Jian-Xin et al. (1995) reported similar results. The increase in digestibility in vivo, when straw treated with diluted urea is used, does not only seem due to the increment in nitrogen content, but possibly also to the effect on cell wall structure (Jayasuriya and Perera, 1982).

Crude protein digestibility was not affected (p> 0.05) in TM compared with UM, which differs from the results observed by Jian-Xin et al. (1995), who did find differences in protein digestibility when feeding sheep with rice straw treated with ammonium bicarbonate. Abate and Melaku (2009) reported that crude protein digestibility was higher

TratamientosVariable UM TM SM MM EE Pr > FConsumo diario de alimento 1.033 0.992 1.041 1.022 0.0209 0.3998Ganancia diaria de peso 0.047 0.062 0.060 0.067 0.0095 0.5126Conversión alimenticia 25.271 20.470 19.266 20.092 2.8057 0.4473

Cuadro 5. Variables del rendimiento productivo de corderos alimentados con rastrojo de maíz con y sin urea.Table 5. Variables of productive performance of sheep fed with maize stover with and without urea.

UM= maize stover + supplementation; TM= urea-treated maize stover (4%) + supplementation; SM= maize stover + supplementation + diluted urea; MM= maize stover + supplementation + mixed urea; EE= standard error; *** Comparison of means with Dunnett test (UM vs TM, UM vs SM, and SM vs MM).


Los coeficientes de digestibilidad in vivo de materia seca, materia orgánica, paredes celulares, celulosa y hemi celulosa fueron mayores (p< 0.05) en TM con relación a UM; éstos resultados son mayores a aquellos reportados por Zhao et al. (2007) en los corderos alimentados con rastrojo de maíz basados en dietas, ya sea suplementados con urea o urea rociada sobre el rastrojo de maíz. La digestibilidad del rastrojo de maíz en urea tratada pudiera causar liberación de nitrógeno en el rumen para el caso de SM y MM, permitiendo una mayor fermentación microbiana. La digestibilidad in vivo de las paredes celulares (FDN) fue mayor (p< 0.05) en TM que en UM, Djaanegara et al. (1984 y 1985) y Jian-Xin et al. (1995) reportaron resultados similares; el incremento en la digestibildiad in vivo, cuando la paja tratada con urea diluida es usada, no sólo parece incrementarse debido al contenido de nitrógeno, pero posiblemente también tiene efecto sobre la estructura celular (Jayasuriya y Perera, 1982).

La digestibilidad de la proteína cruda no fue afectada (p> 0.05) en TM comparado con UM, lo cual difiere de los resultados obtenidos por Jian-Xin et al. (1995), quien encontró diferencias en la digestibildiad de proteína cuando se alimentaron a los corderos con paja de arroz tratada con bicarbonato de amonio. Abate y Melaku (2009) reportaron que la digestibilidad de proteína cruda fue mayor cuando se uso paja de cebada tratada con urea para alimentar a los corderos; la diferencia entre los resultados obtenidos en este experimento y aquellos obtenidos por éstos autores se pudiera atribuir a las diferentes pajas y a la diferencia de peso de los animales usados en estos estudios. De igual forma, la digestibildiad del contenido celular no mostró diferencias significativas en TM con

when urea treated barley straw was fed to sheep; the difference between the results obtained in this experiment and those observed by these authors might be attributable to the different straws and the different weight of animals used in these studies. Likewise, digestibility of cell content did not show significant differences in TM with respect to UM, either; this could be due to the fact that the diet offered in this study consisted mostly (70%) of maize stover.

Ruminal variables

Rumen pH (Table 7) did not show significant differences (p> 0.05) among treatments. Differences in rumen ammonia nitrogen concentration (N-NH3) were not observed between TM and UM in the different treatments (Table 7); however the concentrations for SM and MM were much higher than in UM and TM.

The results of rumen pH of the present experiment did not show significant differences among treatments, which agree with those reported by other authors (Zhao et al., 2007), values were within the normal range for the development of rumen microorganisms (6.0-7.0) (Yokoyama and Johnson, 1988), which indicates that using maize stover treated with urea, diluted or mixed urea, did not affect pH of the rumen fluid of the sheep.

Volatile fatty acid concentration (acetic, propionic and butyric) (Table 7) were similar (p> 0.05) among UM and TM, and SM; however, butyric acid was differences (p< 0.05) for MM.

TratamientosVariable UM TM SM MM EE Pr > FMateria seca (DM) 60.12 67.23*** 58.67 57.36 1.3029 0.0008Materia orgánica (OM) 62.83 69.23*** 61.52 60.26 1.2181 0.0010Proteína cruda (CP) 54.10 59.23 63.93*** 68.16*** 1.6871 0.0005Pared celular (CW=NDF) 27.09 45.20*** 26.18 33.98 2.6217 0.0009Contenido de la célula (CC) 83.69 82.58 83.20 74.76*** 0.8993 <.0001Hemicelulosa (HEM) 37.81 49.77*** 41.77 46.83*** 2.2615 0.0129Celulosa (CEL) 39.13 52.14*** 44.92 29.84 2.9182 0.0012

Cuadro 6. Efecto del tratamiento del rastrojo de maíz con urea sobre la digestibildiad in vivo de materia seca, materia orgánica, proteína cruda, paredes celulares, contenido celular, hemi celulosa y celulosa.

Table 6. Effect of treating maize stover with urea on in vivo digestibility of dry matter, organic matter, crude protein, cell walls, cell content, hemicellulose and cellulose.

UM= maize stover + supplementation; TM= urea-treated maize stover (4%) + supplementation; SM= maize stover + supplementation + diluted urea; MM= maize stover + supplementation + mixed urea; EE= standard error. *** Comparison of means with Dunnett test (UM vs TM, UM vs SM, and SM vs MM).


respecto a UM, o esto pudiera deberse al hecho de que la dieta ofrecida en este estudio consistió principalmente (70%) de rastrojo de maíz.

Variables ruminales

El pH del rumen (Cuadro 7) no mostró diferencias significativas (p> 0.05) entre tratamientos. No se observaron diferencias en la concentración de nitrógeno amoniacal del rumen (N-NH3) entre TM y UM en los diferentes tratamientos (Cuadro 7); sin embargo, las concentraciones para SM y MM fueron mucho mayores que en UM y TM.

Los resultados del pH en el rumen del presente experimento no mostró diferencias significativas entre tratamientos, lo cual coincide con lo reportado por otros autores (Zhao et al., 2007), los valores estuvieron dentro del rango normal para el desarrollo de microrganismos en el rumen (6-7) (Yokoyama y Johnson, 1988), lo cual indica que el uso del rastrojo de maíz tratado con urea, diluida o urea mezclada, no afectó al pH en el fluido del rumen del cordero.

La concentración de ácidos grasos volátiles (acético, propionico y butírico) (Cuadro 7) fueron similares (p> 0.05) entre UM y TM y SM; sin embargo, hubo diferencias en el ácido butírico (p< 0.05) para MM.

La concentración de nitrógeno amoniacal no fue diferente (p> 0.05) entre TM y UM, las concentraciones para SM y MM; sin embargo, fueron mucho mayores que en UM y TM; estos resultados difieren de los reportados por Zhao et al. (2007). Los valores de amoniaco observados en este estudio fueron menores que la concentración normal (1.79 mg dL-1) para UM; para TM estos estuvieron dentro del rango normal (11.78 mg dL-1), para los tratamientos SM y MM, estuvieron arriba de la concentración normal, lo cual

Rumen ammonia nitrogen concentration was not different (p> 0.05) between TM and UM, the concentrations for SM and MM, however, were much higher than in UM and TM; these results differ from the ones reported by Zhao et al. (2007). Ammonia values observed in this study were below the normal concentration (1.79 mg dL-1) for UM; for TM they were within the normal range (11.78 mg dL-1), for the SM and MM treatments, they were above the normal concentration, which could affect the digestibility of the feed components and, consequently, the productive performance of the animals.

Differences were not found (p> 0.05) among UM, TM and SM, in acetic, propionic, and butyric acid concentrations, though there were differences (p< 0.05) for MM in the concentration for acetic and propionic acids. In all treatments, sheep showed typical rumen fermentation for forage, with acetate-propionate ratio of more than 4:1, which agrees with Mgheni et al. (1994).

In vitro degradability of maize stover

Dry matter degradability in vitro (Figure 1) at 0 h; was not different among treatments (p> 0.05). At 24 h, differences (p< 0.05) among treatments were observed; the percentage of degradability in TM increased with respect to UM. Similarly, significant differences among the urea-supplemented treatments were observed. The results at 48 and 72 h of incubation were considerably different among treatments (p< 0.05).

Dry matter digestibility in vitro at zero hour did not show significant differences among treatments, which might be due that there was not enough time for the rumen microorganisms to degrade a considerable percentage of treated or untreated stover. Significant differences were found among treatments

TratamientosVariable UM TM SM MM EE Pr > FpH 6.430 6.536 6.706 6.669 0.0830 0.1261N-NH3 (mg dL-1) 1.794 11.774 32.815*** 44.136*** 4.1640 <.0001VFA (mmol dL-1)Acético 43.604 44.646 45.415 55.198*** 2.6090 0.0293Propiónico 11.750 11.506 11.405 14.916*** 0.7815 0.0221Butírico 5.779 4.784 5.710 7.396 0.4961 0.0203

Cuadro 7. pH, N-NH3 y VFA en corderos alimentados con rastrojo de maíz con y sin urea. Table 7. Rumen pH, N-NH3 and VFA in sheep fed with maize stover with and without urea.

UM= maize stover + supplementation; TM= urea-treated maize stover (4%) + supplementation; SM= maize stover + supplementation + diluted urea; MM= maize stover + supplementation + mixed urea; N-NH3= Nitrógeno amoniacal. VFA = volatile fatty acids; EE= standard error; *** Comparison of means with Dunnett test (UM vs TM,


pudiera afectar la digestibilidad de los componentes del alimento y consecuentemente, el rendimiento productivo de los animales.

No se encontraron diferencias (p> 0.05) entre UM, TM y SM, en la concentración del ácido actico, propionico y butírico, además no hubo diferencias (p< 0.05) para MM en la concentración de los ácidos acético y propionico. En todos los tratamientos, los corderos presentaron una fermentación típica en el rumen para el forraje, con una proporción de acetato-propionato de mas de 4:1, lo cual coincide con Mgheni et al. (1994).

Degradabilidad del rastrojo de maíz in vitro

La degradabilidad in vitro de la materia seca (Figura 1) a 0 horas; no fue diferente entre tratamientos (p> 0.05). A las 24 h, se observaron diferencias (p< 0.05) entre tratamientos; el porcentaje de degradabilidad en TM incremento con respecto a UM. De igual manera se observaron diferencias significativas entre los tratamientos con urea suplementada. Los resultados a las 48 y 72 h de incubación fue considerablemente diferente entre tratamientos (p< 0.05).

La digestibilidad de materia seca in vitro a las cero horas no mostró diferencias significativas entre tratamientos, lo cual se pudiera deber a que no hubo tiempo suficiente para que los microrganismos del rumen degradaran un porcentaje considerable del rastrojo tratado o sin tratar. Se encontraron diferencias significativas entre tratamientos a las 24, 48 y 72 h de incubación, lo cual coincide con las observación de Llamas et al. (1985) quien evaluó la digestibilidad in vitro de paja de trigo tratada con amoniaco, y observó un incremento en la digestibilidad de la paja tratada, con respecto a paja sin tratar (60.1% y 52.1%, respectivamente). Fahmy y Klopfenstein (1992) reportó que la digestibilidad in vitro de OM en el rastrojo de maíz mejoró, cuando ésta fue tratada con urea, SO2 y urea + SO2, respectivamente.

Conclusión

El tratamiento del rastrojo de maíz con urea disminuyó el porcentaje de materia seca, materia orgánica, ceniza y el porcentaje de proteína cruda y celulosa se incremento. No se observaron diferencias para pared celular, contenido

at 24, 48, and 72 h of incubation, which coincides with the observation by Llamas et al. (1985), who evaluated dry matter digestibility in vitro of wheat straw treated with ammonia, and observed an increase in digestibility of treated, with respect to untreated straw (60.1% and 52.1%, respectively). Fahmy and Klopfenstein (1992) reported that digestibility in vitro of OM in maize stover improved, when it was treated with urea, SO2, and urea + SO2, respectively.

Conclusion

Treatment of maize stover with urea decreased the percentage of dry matter, organic matter, ash and increased the percentage of crude protein and cellulose. No differences were observed for cell wall, cell content, hemicellulose, and lignin. The productive performance of the sheep was not modified by urea treatment. The treatment of maize stover with urea increased the apparent digestibility of dry matter, organic matter, cell wall, hemicellulose, and cellulose. Digestibility of crude protein was higher in the treatment when mixed urea was added and cell content digestibility was lower in the treatment with maize stover treated with urea. The pH of rumen liquid and volatile fatty acid concentration were similar for all treatments. Rumen ammonia concentration increased in maize stover when urea was added. In vitro anaerobic degradability of maize stover, treated and supplemented with urea, was higher at 24, 48, and 72 h of incubation than in untreated maize stover.

Figura 1. Porcentaje de degradabilidad in vitro del rastrojo de maíz a 0, 24, 48 y 72 h de incubación.

Figure 1. Percentage of in vitro degradability of dry matter maize stover at 0, 24, 48, and 72 h of incubation.

70

60

50

40

30

20

10

01 2 3 4

Deg

rada

bilit

y (2

)

60.82 64.18 64.62 65.82

53.29

62.27 62.27 60.84

33.58

42.9 44.32 39.2

20.93 19.69 20.23 19.79

TreatmentsDegradability at 0 hDegradability at 48 h

Degradability at 24 hDegradability at 72 h



celular, hemi celulosa y lignina. El rendimiento productivo del cordero no fue modificado por el tratamiento de urea. El tratamiento del rastrojo de maíz con urea incremento la digestibilidad aparente de la materia seca, materia orgánica, pared celular, hemi celulosa y celulosa. La digestibilidad de proteína cruda fue mayor en el tratamiento donde se adicionó la urea mezclada y la digestibilidad del contenido celular fue menor en el tratamiento con rastrojo de maíz tratado con urea. El pH del líquido del rumen y la concentración de ácidos grasos volátiles fueron similares para todos los tratamientos. La concentración de amoniaco en el rumen incremento en el rastrojo de maíz cuando se agregó urea. La degradabilidad anaeróbica in vitro del rastrojo de maíz, tratado y suplementado con urea, fue mayor a las 24, 48 y 72 h de incubación que en el rastrojo de maíz sin tratar.

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Desarrollo floral del maíz in vitro durante la inducción y multiplicación de brotes*

Maize floral development in vitro during the inductionand shoot multiplication

Mónica Beatriz López Hernández1§, Ma. Cristina Guadalupe López Peralta2, Víctor Arturo González Hernández3 y Elizabeth Cárdenas Soriano4

1Campo Experimental Edzná. INIFAP. Carretera Campeche-Pocyaxum, km 15.5 San Francisco de Campeche, Campeche. C. P 24520. Tel. 01 9818139748. ([email protected]). 2Fisiología Vegetal, 3Genética y 4Fitosanidad. Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco, km 36.5. Montecillo, Texcoco, Estado de México. C.P. 56230. Tel. 01 5959520200. ([email protected]), ([email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected].



Resumen

El cultivo in vitro para la inducción floral presenta una ventaja por la facilidad de aplicar diversos estímulos que induzcan o inhiban este fenómeno sin involucrar factores ambientales (Scorza, 1982). Los altos rendimientos en maíz como en muchos cultivos depende principalmente del número de granos producidos por planta y se ha observado que el número de mazorcas está determinado por reguladores de crecimiento endógenos (Leal-León et al., 2002). Durante la organogénesis directa del maíz in vitro obtenida a partir de la base del coleóptilo se generan estructuras reproductivas femeninas de manera precoz, lo cual es un problema en la inducción y multiplicación in vitro de brotes de maíz debido a la competencia por la asimilación de los componentes del medio de cultivo (Iracheta et al., 2003). En el Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas, en 2006 se estudió la función de las fitohormonas en el desarrollo floral de líneas de maíz en la inducción y multiplicación de brotes probando diferentes citocininas en diferentes dosis y en combinación con dos dosis de ácido indól acético. Las líneas evaluadas difirieron en su capacidad morfogénica, siendo las líneas de maíz L13 y L14 las que mostraron la mayor capacidad de inducción de brotes. La iniciación floral se detectó entre 10

Abstract

In vitro culture for floral induction has an advantage because of the ease of applying various stimuli that induce or inhibit this phenomenon without involving environmental factors (Scorza, 1982). High yields in maize as in many crops depend primarily on the number of grains per plant produced and has been observed that the number of ears is determined by endogenous growth regulators (Leal-Leon et al., 2002). During direct organogenesis in vitro of corn obtained from the base of the coleoptile female reproductive structures are generated at an early stage, which is a problem in the induction and in vitro multiplication of shoots of corn due to competition for the assimilation of components of the culture medium (Iracheta et al., 2003). In the Graduate College in Agricultural Sciences in 2006 studied the role of phytohormones in floral development of maize lines in the induction and shoot multiplication trying different cytokinins at different doses and in combination with two doses of indole acetic acid. The lines tested differed in their morphogenic capacity, being the maize lines L13 and L14 which showed the highest shoot induction capacity. Floral initiation was detected between 10 and 15 d from seeding explants. The development of female inf lorescences

Mónica Beatriz López Hernández et al.1172 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

y 15 d a partir de la siembra de explantes. El desarrollo de inflorescencias femeninas dependió del tipo de citocininas (de mayor a menor respuesta): BAP > KIN > TDZ. Con ZEA y 2iPA sólo se inducen y multiplican brotes vegetativos. Palabras clave: Zea mays L., auxinas, citocininas, inflorescencias femeninas, tipo y dosis hormonal.

Introducción

Las técnicas del cultivo de tejidos vegetales in vitro se usan en la agricultura para la producción masiva de clones sanos, y para estudios bioquímicos, fisiológicos, anatómicos, de selección in vitro, entre otros (Roca y Mroginski, 1991). El éxito reproductivo de una planta depende de que complete su ciclo hasta la floración (Montero y Jiménez, 2009). Durante el proceso de inducción floral, a nivel meristemo, ocurren una serie de eventos que afectarán el hábito de crecimiento vegetativo, incluyendo pérdida de la dominancia apical, alargamiento del tallo, cambios en la filotaxia y la forma de la hoja (Galoch et al., 2002).

El inicio de la floración está fuertemente regulado por cambios ambientales relacionados con factores estacionales tales como el fotoperiodo, la temperatura y el estado de desarrollo de la planta (Bernier et al., 1993). El cultivo in vitro para los estudios de inducción floral presentan una ventaja por la facilidad de aplicar diversos estímulos que induzcan o inhiban este fenómeno sin involucrar factores ambientales (Scorza, 1982). Dichos estudios han buscado establecer un modelo eficiente, reproducible y simple para la inducción floral; lo anterior con el fin de facilitar estudios a nivel molecular y bioquímico de los procesos involucrados como: inactivación, sobreexpresión, interacción entre genes y factores de trascripción, avances en la producción de híbridos entre otros estudios (Nadgauda et al., 1990; Roldan et al., 1999; Rohit et al., 2009).

En maíz, los altos rendimientos dependen principalmente del número de granos producidos por cada planta y se ha observado que el número de mazorcas por plantas está determinado por reguladores de crecimiento endógenos (Leal-León et al., 2002). Por tanto, este sistema puede ser de mucha utilidad para estudiar los diferentes procesos involucrados en el desarrollo de las inflorescencias de maíz; debido a que muchos procesos de desarrollo vegetal son complejos de estudiar in vivo. En la organogénesis del maíz, el tiempo de obtención de regenerantes se reduce considerablemente con el

depended on the type of cytokinin (highest to lowest response): BAP> KIN> TDZ. With ZEA and 2iPA only induce and multiply vegetative shoots.

Key words: Zea mays L., auxins, cytokinins, female inflorescences, type and hormonal dose.

Introduction

The techniques of plant tissue culture in vitro are used in agriculture for the mass production of healthy clones, and for biochemical, physiological, anatomical, selection in vitro, among others studies (Roca and Mroginski, 1991). The reproductive success of a plant depends to complete its cycle to f lowering (Montero and Jiménez, 2009). During the process of floral induction, at meristem level, a series of events occur that affect the vegetative growth habit, including loss of apical dominance, stem elongation, changes in phyllotaxy and leaf shape (Galoch et al., 2002).

The onset of flowering is strongly regulated by environmental changes related to seasonal factors such as photoperiod, temperature and state of development of the plant (Bernier et al., 1993). The cultivation in vitro for studies of floral induction has an advantage because of the ease of applying various stimuli that induce or inhibit this phenomenon without involving environmental factors (Scorza, 1982). These studies have sought to establish an efficient model, reproducible and simple for floral induction; the above in order to facilitate studies at the molecular and biochemical level of processes involved as inactivation, overexpression, interaction between genes and transcription factors, advances in production of hybrids among other studies (Nadgauda et al., 1990, Roldan et al., 1999; Rohit et al., 2009).

In maize, high yields depend mainly on the number of produced grains per plant and has been observed that the number of ears per plant is determined by endogenous growth regulators (Leal-León et al., 2002). Therefore, this system can be very useful to study the different processes involved in the development of inflorescences of maize; due to many plant development processes are complex to study in vivo. In the organogenesis of corn, the obtaining time of regenerants is greatly reduced with the use of shoot apexes as explants. Direct organogenesis, allows avoiding the problems of somaclonal variation occurring when trying to regenerate plantlets via callus and cell culture (Nadhi and de Wet, 1995).

Desarrollo floral del maíz in vitro durante la inducción y multiplicación de brotes 1173

empleo de ápices de brotes como explantes. La organogénesis directa, permite evadir los problemas de variación somaclonal que se presentan al tratar de regenerar plántulas vía cultivo de células y callos (Nadhi y de Wet, 1995).

De manera general, el factor principal en el desarrollo de estructuras reproductivas son las fitohormonas las cuales son compuestos orgánicos sintetizados por las plantas y que influyen sobre su desarrollo; son consideradas como las principales señales de estímulo para la inducción floral. Su relación tanto a nivel de la inducción como de morfogénesis de la flor, indica que su acción es multifactorial (Bernier et al., 1993; Perillelux y Bernier, 1997; Williams, 2004).

A nivel fisiológico las citocininas han sido determinantes en la inducción floral de muchas especies de plantas; en cultivos in vitro las citocininas pueden inducir el desarrollo floral a partir de varios órganos. Al respecto, explantes nodales de Ocimunm basilicum L. mostraron proliferación de brotes después de 7 a 10 d cultivados en medio basal MS (Murashige y Skoog, 1962) suplementado con 1.5 mg L-1 de Kinetina; 90% de estos brotes se diferenciaron en flores al ser subcultivados sobre medio basal MS (Murashige y Skoog, 1962) suplementado con 5 mg L-1 de Bencil aminopurina y 1 mg L-1 de ácido indól acético (Sudhakaran y Sivasankari, 2002). Leal et al. (2002) encontraron que el crecimiento de inflorescencias femeninas de maíz fue promovido por AIA a 1.5 mg L-1 y Zeatina a 1 mg L-1. Rohit et al. (2009) observaron el desarrollo de inflorescencias femeninas generadas de brotes apicales en Medio MS suplementado con 2 mg L-1, después de 42 d de incubación.

De acuerdo a los antecedentes mencionados, el objetivo de esta investigación fue estudiar el desarrollo de inflorescencias durante la inducción y multiplicación in vitro de brotes de maíz en presencia de diferentes dosis y tipos de fitohormonas. También se presenta evidencia sobre la histología y desarrollo de las inflorescencias usando la técnica de microscopía de barrido.


Material vegetal, medio de cultivo y condiciones ambientales de incubación. El experimento se llevó a cabo en el laboratorio de biotecnología agrícola del Campus Montecillo del Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas. Se usaron semillas sanas y de tamaño

In general, the main factor in the development of reproductive structures are phytohormones which are organic compounds synthesized by plants and influence on its development; are considered the main stimulus signals for flower induction. Their relationship at both levels of induction and morphogenesis of the flower indicates that its action is multifactorial (Bernier et al., 1993; Perillelux and Bernier, 1997; Williams, 2004).

At physiological level the cytokinins have been determinant in the floral induction of many plant species; in vitro cultures cytokinins can induce floral development from various organs. In this regard, nodal explants Ocimunm basilicum L. showed shoot proliferation after 7 to 10 d grown on MS basal medium (Murashige and Skoog, 1962) supplemented with 1.5 mg L-1 of kinetin, 90% of these shoots were differentiated into flowers when subcultured on MS basal medium (Murashige and Skoog, 1962) supplemented with 5 mg L-1 of Benzyl aminopurine and 1 mg L-1 of indole acetic acid (IAA) (Sudhakaran and Sivasankari, 2002). Leal et al. (2002) found that the growth of maize female inflorescences was promoted by IAA to 1.5 mg L-1 and Zeatin to 1 mg L-1. Rohit et al. (2009) observed the development of female inflorescences generated of apical shoots in MS medium supplemented with 2 mg L-1, after 42 d of incubation.

According to the above background, the objective of this research was to study the development of inflorescences during induction and in vitro multiplication of shoots of maize in presence of different doses and types of phytohormones. It also presents evidence on the histology and development of inflorescences using the technique of scanning microscopy.


Plant material, culture medium and environmental conditions of incubation. The experiment was conducted in the laboratory of agricultural biotechnology from the Montecillo Campus of the Graduate College of Agricultural Sciences. Were used healthy seeds of and uniform size of ten experimental inbred lines: LE13, LE14, LE15, LE16, LE20, LE29, LE30, LE46, LE48, and LE78 generated in the genetic program of the Montecillo Campus, Graduate College of Science agriculture, through the project “formation of archetypes of corn”. We used the basic culture medium of


uniforme de diez líneas endogámicas experimentales: LE13, LE14, LE15, LE16, LE20, LE29, LE30, LE46, LE48, y LE78, generadas en el programa de genética del Campus Montecillo, Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas, a través del proyecto “formación de arquetipos de maíz”. Se usó el medio de cultivo básico de Murashige y Skoog (1962), 30 g L-1 sacarosa, 6.5 g L-1

agar Merck®, y las fitohormonas según los tratamientos a evaluar. El pH fue ajustado a 5.7 y 5.8, según la etapa de evaluación con un potenciómetro (Orion Research Digital pH/milivoltimeter 611). El medio de cultivo se esterilizó en una autoclave vertical (AESA, modelo 300) a 121 ºC y 1.1 kg cm-2 presión durante 20 min. Los frascos y tubos con el material sembrado se colocaron en un cuarto de incubación con fotoperiodo de 16/8 h luz/oscuridad proporcionado por lámparas de luz blanca fría fluorescente de 75 W, (irradiancia fotosintética de 45 µmol m-2 s-1), temperatura de 26 ± 2 ºC y humedad relativa de 30%.

Análisis estadístico. Todos los análisis estadísticos se hicieron con el paquete estadístico SAS (Institute Inc., N.C. USA, 2000); para la comparación de medias se utilizó la prueba de tukey con un nivel de significancia de p≤ 0.05.

Germinación in vitro. Semillas de diez líneas experimentales de maíz se desinfectaron de acuerdo a Iracheta et al. (2003). Las semillas desinfectadas fueron colocadas en tubos de ensayo de 75 mL con 10 mL del medio basal Murashige y Skoog (1962) pH a 5.7. El periodo de incubación fue de 12-15 d.

Evaluación de la respuesta genotípica y de la posición del explante en la inducción de brotes. Las diez líneas experimentales mencionadas anteriormente fueron comparadas en cuanto a su capacidad organogénica para formar brotes. De cada plántula se escindió el primer centímetro basal del coleóptilo, del cual se cortaron los primeros cinco discos (explantes) de 1 mm de grosor, conservando la posición del explante en la planta. Los explantes asépticos fueron colocados en frascos de 250 mL con 30 mL de medio de cultivo para la inducción de brotes; constituido por el medio básico MS (1962), y suplementado con 6.6 µM de BAP y 5.7 µM de AIA, pH de 5.8. A los 21 d de incubación se registró el número de explantes con brotes (NEB), número de brotes por explante (NBE), número de hojas por brotes (NHB), longitud del brote (LB) y porcentaje de supervivencia de explantes (SE). Las variables se analizaron con un diseño completamente al azar con 12 repeticiones.

Murashige and Skoog (1962), 30 g L-1 sucrose, 6.5 g L-1 agar Merck®, and the phytohormones according to evaluate treatments.

The pH was adjusted to 5.7 and 5.8, according to the evaluation stage with a potentiometer (Orion Research Digital pH / milivoltimeter 611). The culture medium was sterilized in a vertical autoclave (AESA, model 300) at 121 °C and 1.1 kg cm-2 pressure for 20 min. The bottles and tubes with seeded material were placed in an incubation room with a photoperiod of 16/8 h light / dark provided by white lamps of 75 W fluorescent (photosynthetic irradiance of 45µmol m-2 s-1) , temperature of 26 ± 2 °C and relative humidity of 30%.

Statistical analysis. All statistical analyzes were performed using the statistical package SAS (Institute Inc., N.C. USA, 2000); for comparison of means was used the Tukey test with a significance level of p≤ 0.05.

Germination in vitro. Seeds of ten experimental maize lines were disinfected according to Iracheta et al. (2003). Disinfected seeds were placed in test tubes of 75 mL with 10 mL of the basal medium Murashige and Skoog (1962) pH 5.7. The incubation period was 12-15 d.

Genotypic response evaluation and position of the explant in the induction of shoots. The ten experimental lines metioned above were compared for their organogenic capacity to form shoots. Of each seedling was cleaved the first centimeter from the base of the coleoptile, which was cut the first five discs (explants) of 1 mm thick, keeping the position of the explant on the plant. Aseptic explants were placed in 250 mL flasks containing 30 mL of culture medium for shoot induction; the basic medium consisting of MS (1962), and supplemented with 6.6 µM of BAP and 5.7 µM IAA, pH 5.8. At 21 d of incubation was recorded the number of explants with shoots (NEB), number of shoots per explant (NBE), number of leaves per shoot (NHB), shoot length (LB) and percentage survival of explants (SE .) The variables were analyzed using a completely randomized design with 12 repetitions.

Effect of different types and doses of hormones in floral initiation during the induction of shoots. Aseptic seedlings of the experimental line L13, were extracted the first two segments (1 mm thick discs each) from the basal part of stem, and incubated in the basic medium MS (1962) pH 5.8 and factorial combinations according to treatments (Table 1). At 21 d of incubation were recorded NEB and the NBE. The


Efecto de diferentes tipos y dosis hormonales en la iniciación floral durante la de inducción de brotes. De plántulas asépticas de la línea experimental L13, se extrajeron los dos primeros segmentos (discos de 1 mm grosor cada uno) de la parte basal del tallo, y se incubaron en el medio básico MS (1962) pH de 5.8 y combinaciones factoriales según tratamientos (Cuadro 1). A los 21 d de incubación se registró el NEB y el NBE. Los datos se analizaron mediante un diseño completamente al azar con arreglo factorial (5 x 3 x 2) con 12 repeticiones, correspondiente a las combinaciones de cinco citocininas entres dosis y dos dosis de AIA.

Efecto de diferentes tipos y dosis hormonales en la iniciación floral durante la multiplicación de brotes. Brotes obtenidos en la etapa de inducción se transfirieron a un medio de multiplicación de brotes donde se usó el mismo medio, tipos y concentraciones hormonales empleados en la fase de inducción. Al terminar el periodo de incubación se registró la tasa de multiplicación de brotes TMB (número de brotes producidos a partir del brote inicial o tasa de multiplicación de brotes) y el número de inflorescencias por brote (NIB). Las variables se analizaron en un diseño completamente al azar con arreglo factorial 5 x 3 x 2 con 12 repeticiones.

Análisis microscópico de la iniciación floral in vitro a partir de brotes. Para identificar el tiempo de inicio de los primordios florales por brote, se tomaron muestras de brotes por tratamiento (Cuadro 1) de la línea experimental L13 a los 10, 15 y 20 d después de la siembra de explantes en el medio de inducción. Los brotes se diseccionaron y observaron en un microscopio estereoscópico para observar el estado de desarrollo.

Análisis histológico de inflorescencias de maíz obtenidas in vitro. Muestras tomadas durante las fases de inducción y multiplicación se fijaron en FAA (alcohol etílico absoluto, ácido acético glacial, formaldehido y agua destilada, en proporción 50:5:10:35 v/v) por un periodo de 72 h y se deshidrataron en alcohol etílico (50,70, 96 y 100%) e incluyeron Paraplast Sigma®. Los cortes histológicos de 12 μm de grosor se hicieron con un micrótomo rotatorio (Spencer 820), se colocaron en un baño de flotación (agua y grenetina) a 60 °C, se adherieron a portaobjetos y se tiñeron con safranina-verde rápido. Finalmente los cortes se montaron en resina sintética, se observaron y fotografiaron con un microscopio III Carl Zeiss con una cámara digital Pixera Profesional integrada.

data was analyzed using a completely randomized design with factorial arrangement (5 x 3 x 2) with 12 replications, corresponding to combinations of five cytokinins in three doses and two doses of IAA.

Effect of different types and doses of hormones in f loral initiation during shoot multiplication. Shoots obtained in the induction stage were transferred to a shoot multiplication medium where the same medium was used, types and concentrations employed in hormonal induction phase. At the end of the incubation period was recorded shoot multiplication rate of TMB (number of shoots produced from the initial shoot or shoot multiplication rate) and number of inflorescences per shoot (NIB). The variables were analyzed in a completely randomized design with factorial 5 x 3 x 2 with 12 replications.

Microscopic analysis of floral initiation in vitro from shoots. To identify the time of onset of floral primordia per shoot, shoot samples were taken per treatment (Table 1) of the experimental line L13 at 10, 15 and 20 d after seeding of

Tipo de citocinina AIA

µM 5.7 µM 7.4 µM

BAP2.24.46.6

T2T3T4

T5T6T7

ZEA2.24.46.6

T8T9T10

T11T12T13

2iPA2.24.46.6

T14T15T16

T17T18T19

KIN2.24.46.6

T20T21T22

T23T24T25

TDZ2.24.46.6

T26T27T28

T29T30T31

- 0.0 0.0 T1* 0.0

Cuadro 1. Tipos y dosis de citocininas en combinación con dos dosis AIA para evaluar la iniciación floral in vitro de la línea de maíz L13.

Table 1. Type and doses of cytokinins in combination with two doses IAA to evaluate in vitro floral initiation of maize line L13.

BAP= bencilaminopurina; ZEA= zeatina; 2iPA= 6-dimetilalil-amino-purina; KIN=kinetina; TDZ= 1-fenil-3-(1,2,3-Tia-Diazol-5-il)-urea; AIA= ácido indol-3-acético; T1*= testigo sin hormonas.


Observación del desarrollo f loral in vitro mediante microscopía electrónica de barrido. Muestras de inflorescencias menores de 1 cm de tamaño y provenientes de la fase de multiplicación de brotes fueron fijadas por 24 h en gluteraldehído 3% y una solución amortiguadora de fosfatos 0.2 M, pH 7.4. Posteriormente las muestras fueron lavadas con agua destilada y deshidratadas mediante inmersiones consecutivas en soluciones de 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% y 90% de alcohol, durante 15 min cada una. Después de la deshidratación las muestras se secaron a punto crítico con CO2 en una secadora Sandri-780A® y se recubrieron con oro durante 4 min en una ionizadora JFC-1100®. Las muestras se observaron en un microscopio electrónico de barrido JSM-35C®.


Evaluación de la respuesta genotípica y de la posición del explante en la inducción de brotes. Se detectaron diferencias estadísticas entre las diez líneas de maíz en NEB, NBE y SE. Las líneas L13 y L14 mostraron la mayor capacidad organogénica en NEB, mientras que L29 y L30 presentaron la menor capacidad en NEB (Cuadro 2). En el NBE los genotipos L13, L14, L46, L48 y L78 mostraron los mayores valores. La máxima supervivencia de brotes fue 40% y ocurrió en las líneas L13 y L14. Por tanto, las variaciones en la capacidad organogénica se atribuyen a la variabilidad genética entre las líneas, asociada con variaciones en la concentración endógena de fitohormonas (López et al., 1992). Otros autores (Armstrong y Green, 1985; Pareddy y Petolino, 1990) han señalado que la iniciación y el mantenimiento del cultivo de células y tejidos de maíz y la exitosa regeneración de las plantas, dependen del genotipo, además de factores fisiológicos y ambientales.

Efecto de la posición del explante. De los cinco discos consecutivos (1 a 5) cortados de la base del coleóptilo que se utilizaron como explante, sólo los dos primeros discos cercanos a la parte basal (2 mm) mostraron respuesta organogénica, esto debido a que la base del coleóptilo presenta una zona meristemática (Figura 1A) y; los discos más alejados de la base del coleóptilo, por no contener tallo, fueron incapaces de regenerar brotes, se oscurecieron y senescieron (Iracheta et al., 2003) (Figura 1B). Esto también, fue reportado por Zhong et al. (1992 a, b) al observar que los explantes de brotes de maíz con mayor capacidad organogénica fueron las secciones del coleóptilo más cercanas al mesocótilo, generando brotes adventicios y brotes laterales de los entrenudos.

explants in the induction medium. The shoots were dissected and examined under a stereoscopic microscope to observe the state of development.

Histological analysis of inflorescences of corn obtained in vitro. Samples taken during the induction and propagation phase were fixed in FAA (absolute ethyl alcohol, glacial acetic acid, formaldehyde and distilled water in proportion 50:5:10:35 v / v) for a period of 72 h, dehydrated in alcohol ethyl (50, 70, 96 and 100%) and included Paraplast Sigma®. Histological sections of 12 µm thickness were made with a rotary microtome (Spencer 820), placed in a float bath (water and gelatin) at 60 °C, was adhered to slides and stained with safranin-fast green. Finally the sections were mounted in synthetic resin, were observed and photographed with Carl Zeiss III microscope with a digital camera integrated Pixera Professional.

Observation of floral development in vitro by scanning electron microscopy. Samples of inflorescences smaller than 1 cm in size and coming from the shoot multiplication phase were fixed for 24 h in glutaraldehyde 3% and phosphate buffer 0.2 M, pH 7.4. Subsequently the samples were washed with distilled water and dehydrated by successive immersion in solutions of 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% and 90% alcohol for 15 min each. After dehydration the samples were critical point dried with CO2 in a dryer Sandri-780A® and coated with gold for 4 min in an ionizer JFC-1100®. The samples were observed in a scanning electron microscope JSM-35C®.

Results and discusión

Genotypic response evaluation and position of the explant in the induction of shoots. Statistical differences were detected among the ten lines of maize in NEB, NBE and SE. Lines L13 and L14 showed the highest organogenic capacity in NEB, while L29 and L30 had the lowest capacity on NEB (Table 2). In the NBE genotypes L13, L14, L46, L48 and L78 showed the highest values. The maximum survival of shoots was 40% and occurred in the lines L13 and L14. Therefore, variations in the organogenic capacity attributable to genetic variability between lines associated with variations in the concentration of endogenous phytohormones (López et al., 1992). Other authors (Armstrong and Green, 1985; Pareddy and Petolino, 1990) have noted that the initiation and maintenance of cell culture and tissue of maize and the successful regeneration of plants depend on the genotype, in addition to physiological and environmental factors.


Efecto de diferentes tipos y dosis hormonales en la iniciación floral durante la inducción de brotes. En este experimento se probaron 31 tratamientos resultantes de cinco citocininas (BAP, ZEA, KIN, 2iPA y TDZ), cada una en tres dosis (2.2, 4.4 y 6.6 μM), combinadas con dos dosis (5.7 y 7.4 μM) de la auxina AIA, en cuanto a su efecto en la inducción y multiplicación de brotes, y en el desarrollo de estructuras reproductivas de la línea de maíz L13 la cual presentó la mejor respuesta organógenica del resto de las líneas experimentales de maíz.

Se detectaron diferencias estadísticas entre tratamientos en el NEB y NBE por efecto de los tres factores: citocinina (CK), dosis de citocininas (DCK) y dosis de AIA (DA) y de las interacciones citocininas x dosis de citocininas (CKxDCK) y citocininas x dosis de auxinas (CKxDA) lo que evidencia fuertes efectos hormonales durante la inducción de brotes; para NBE sólo hubo diferencias estadísticas entre DCK. BAP fue la mejor citocinina para la inducción de brotes y 2iPA tuvo el menor efecto (p≤ 0.05). La inducción se incrementó conforme aumentó la dosis de citocininas de 2.2 a 6.6 µM, en NEB y en NBE; para AIA, 5.7 µM fue mejor dosis que 7.4 µM respecto a NEB (p≤ 0.05) (Cuadro 3).

Aunque para todas las citocininas se logro un incremento en el número de brotes al incrementar las dosis hasta 6.6 uM, el máximo número de brotes se logro con 6.6 µM BAP (Figura 2). Similarmente Wenbin et al. (2002) reportaron un incremento en el desarrollo de brotes de maíz in vitro en medio basal MS (Murashige y Skoog, 1962) con 3.5 mg L-1 BAP y 1.5 mg L-1 2,4-D, indicando que BAP juega un papel crítico durante el desarrollo floral de maíz; esto lo confirman Jana y

Effect of the position of the explant. Of the five consecutive disks (1 to 5) cut of the base of the coleoptile that were used as explants, only the first two disks near the basal part (2 mm) showed organogenic response, this due to the base of the coleoptile has a meristematic region (Figure 1A), and the disks farther from the base of the coleoptile, by not containing stem, were unable to regenerate shoots, darkened and senescent (Iracheta et al., 2003) (Figure 1B). This also was reported by Zhong et al. (1992 a, b) by observing that explants corn shoots with higher organogenic capacity were the coleoptile sections closest to the mesocotyl, generating adventitious shoots, and internodes of side shoots.

Effect of different types and doses of hormones in floral initiation during the induction of shoots. In this experiment were tested 31 treatments resulting from five cytokinins (BAP,

Cuadro 2. Respuesta organogénica de 10 líneas experimentales de maíz, durante la inducción de brotes en 6.6 µM de BAP y 5.7 µM de AIA.

Table 2. Organogenic response of 10 experimental maize lines during shoot induction at 6.6 µM BAP and 5.7 µM IAA.

Medias con diferentes letras en la misma columna son diferentes estadísticamente (p≤ 0.05).

Líneas Número de explantes con brotes Número de brotes por explante Supervivencia del explante (%)L13 2.0 a 1.0 a 40.0 aL14 1.91 a 1.0 a 40.0 aL48 1.75 ab 1.0 a 35.0 abL46 1.66 abc 1.0 a 33.33 abL78 1.66 abc 1.0 a 33.33 abL15 1.08 bcd 0.83 ab 21.66 bcL16 0.91 cd 0.83 ab 18.33 cL20 0.91 cd 0.75 ab 18.33 cL29 0.58 d 0.50 b 11.66 cL30 0.75 d 0.58 b 15.0 c

Figura 1. a) discos cercanos a la base del coleóptilo presentaron respuesta organogénica, y b) discos superiores a la base del coleóptilo sin respuesta organogénica.

Figure 1. a) Disks near the base of the coleoptile showing organogenic response; and b) diks above the base of the coleoptile without organogenic response.


Gyan (2011) en la floración in vitro en callos embriogénicos de Anethum graveolens en medio MS (Murashige y Skoog, 1962) suplementado con 0.5 mg l−1 de BAP.

De acuerdo con Raman et al. (1980), el número de brotes axilares de maíz cultivado in vitro se incrementa con la aplicación kinetina en comparación con otras fitohormonas y con ZEA y BAP se indujeron estructuras reproductivas. Brotes in vitro de bambú (Bambusa edulis) derivados de espigas, desarrollados por embriogénesis somática, fueron inducidos para florecer sobre medio MS con 0 30 g L-1 de sacarosa, diferentes hormonas fueron añadidas al medio de cultivo: 0.5 μM TDZ, 23.2 μM KIN, 16.2 μM BAP y 22.8 ZEA y varias concentraciones de ácido naftalen acético (ANA):0, 2.7, 5.4, 26.9 y 53.8 μM, para probar sus efectos sobre la floración in vitro. Los resultados mostraron que ANA fue un regulador negativo dependiente de citocinina para la f loración in vitro; TDZ incrementó la tasa de floración 47% al igual que BAP con 42.9%. ANA incrementó el enraizamiento pero inhibió el crecimiento reproductivo inducido por el TDZ así como el número de brotes reproductivos. Al incrementar la concentración de ANA a 53.8 μM, declinó la floración in vitro (Chuon et al., 2003).

El efecto de cada citocinina en las dos dosis de AIA fue diferente (Figura 3). Por ejemplo el número de explantes con brotes inducido por TDZ y 2iPA se redujo considerablemente

ZEA, KIN, 2iPA and TDZ), each at three doses (2.2, 4.4 and 6.6 µM) combined with two doses (5.7 and 7.4 µM) of auxin IAA, as to their effect on the induction and shoot multiplication, and the development of reproductive structures of maize line L13 which presented the best organogenic response from the other experimental maize lines.

Statistical differences were detected between treatments in the NEB and the NBE as a result of three factors: cytokinin (CK), doses of cytokinins (DCK) and doses of IAA (DA) and interactions of the cytokinins x dose of cytokinins (CKxDCK) and cytokinins x dose of auxin (CKxDA) which shows strong hormonal effects during induction of shoots; for NBE were only statistical differences between DCK. BAP was the best cytokinin for shoot induction and 2iPA had the least effect (p≤ 0.05). The induction increased as the cytokinins dose increased from 2.2 to 6.6 µM, in NEB and NBE; for IAA, 5.7 µM dose was better regarding NEB 7.4 µM (p≤ 0.05) (Table 3).

While all cytokinins achieved an increase in the number of shoots by increasing the dose up to 6.6 µM, the highest number of shoots was achieved with 6.6 µM BAP (Figure 2). Similarly Wenbin et al. (2002) reported an increase in the maize shoot development in vitro on MS basal medium (Murashige and Skoog, 1962) with 3.5 mg L-1 BAP and 1.5 mg L-1 2, 4-D, indicating that BAP plays a critical role during floral development of maize; this is confirmed by Jana Gyan (2011) in vitro flowering in embryogenic callus of Anethum graveolens on MS medium (Murashige and Skoog, 1962) supplemented with 0.5 mg l-1 BAP.

Tratamientos citocinina

Explantes con brotes

Brotes por explante

BAP 1.2 a 0.7 aZEA 0.9 ab 0.6 aKIN 0.8 ab 0.6 aTDZ 0.8 ab 0.6 a2iPA 0.7 b 0.6 a

Dosis de citocinina (μM)6.6 1.5 a 0.9 a4.4 0.9 b 0.6 b2.2 0.4 c 0.3 c

Dosis de AIA (μM)5.7 1.0 a 0.6 a7.4 0.8 b 0.4 a

Cuadro 3. Respuesta organogénica durante la inducción de brotes de la línea de maíz L13 en diversas combinaciones hormonales.

Table 3. Organogenic response during induction of shoots of maize line L13 in different hormonal combinations.

Medias con diferentes letras en la misma columna son diferentes estadísticamente (p≤ 0.05).

Figura 2. Efecto de la interacción CK x DCK en el NEB de la línea de maíz L13, durante la inducción de brotes. Los datos son medias de doce repeticiones y las barras representan el error estándar.

Figure 2. Effects of the interaction CK x DCK in the NEB of the maize line L13, during the shoot induction. Data are means of twelve replicates and bars represent the standard error.

2iPABAPKIN TDZZEA

Expl

ante

s con

bro

te (n

úm)

2

1.5

1

0.5

02.2 4.4 6.6

Dósis de citocinas (μM )


According to Raman et al. (1980), the number of axillary shoots of maize grown in vitro increases with kinetin application compared with other phytohormones and with ZEA and BAP reproductive structures were induced. In vitro shoots of bamboo (Bambusa edulis) derived from spikes, developed by somatic embryogenesis were induced to flower on MS medium with 0 30 g L-1 of sucrose, various hormones were added to the culture medium: 0.5 µM TDZ, 23.2 µM KIN, 16.2 µM BAP and 22.8 ZEA and various concentrations of naphthalene acetic acid (NAA): 0, 2.7, 5.4, 26.9 and 53.8 µM, to test their effects on flowering in vitro. The results showed that NAA was a negative regulator of cytokinin dependent for flowering in vitro; TDZ increased the rate of flowering 47% as BAP with 42.9%. NAA increased rooting but inhibited reproductive growth induced by TDZ and the number of reproductive buds. By increasing the concentration of NAA to 53.8 µM, declined in vitro flowering (Chuon et al., 2003).

The effect of each cytokinin at the two doses of IAA was different (Figure 3). For example the number of explants with shoots induced by TDZ and 2iPA was significantly reduced with increasing doses of AIA, while for BAP, ZEA and KIN the dose of IAA did not affect their performance in shoot induction (Figure 3); also at both levels of IAA, BAP produced the highest rate of organogenesis. Britto et al. (2003; Williams, 1991) mention that the effect of cytokinins and auxins in morphogenesis in vitro varies among species and varieties, and mainly depends on the endogenous level of these phytohormones in the plant. Joshi and Nadgauda (1997) tested the effect of various cytokinins: AdS, BAP, 2iPA, KIN and ZEA in vitro flowering of bamboo; of all of them, BAP induced in vitro flowering as KIN and AdS in combination with BAP. 2iPA and ZEA had an antagonistic effect.

Effect of types and hormone doses during floral initiation on shoot multiplication. Shoots generated in the induction phase were incubated in the same culture medium with the respective hormone treatments (Table 1) used for shoot induction. Statistical differences were detected (p≤ 0.05) between CK and between DCK both TMB as NIB, there was also interaction effect of CKxDCK for TMB. In general, cytokinins BAP, ZEA, KIN and 2iPA showed higher rates of shoot multiplication than TDZ. All cytokinins tested showed higher rates of shoot multiplication (number of shoots / initial shoot). These results were similar to those observed during shoots induction respect to different types and doses of cytokinins (Figure 4).

al aumentar la dosis de AIA, mientras que para BAP, ZEA y KIN la dosis de AIA no afectó su desempeño en inducción de brotes (Figura 3); además, en ambos niveles de AIA, BAP produjo la mayor tasa de organogénesis. Britto et al. (2003; Willams, 1991) mencionan que el efecto de citocininas y auxinas en la morfogénesis in vitro varía entre especies y variedades, y principalmente depende del nivel endógeno de tales fitohormonas en la planta. Joshi y Nadgauda (1997) probaron el efecto de varias citocininas: AdS, BAP, 2iPA, KIN y ZEA en la floración in vitro de bambú; de todas ellas, BAP fue la que indujo floración in vitro al igual que KIN y AdS en combinación con BAP. 2iPA y ZEA presentaron un efecto antagonista.

Efecto de tipos y dosis hormonales sobre la iniciación floral durante la multiplicación de brotes. Los brotes generados en la fase de inducción se incubaron en el mismo medio de cultivo con sus respectivos tratamientos hormonales (Cuadro 1) usado para la inducción de brotes. Se detectaron diferencias estadísticas (p≤ 0.05) entre CK y entre DCK tanto en TMB como en NIB, también hubo efecto de las interacciones CKxDCK para la TMB. En general, las citocininas BAP, ZEA, KIN y 2iPA mostraron mayores tasas de multiplicación de brotes que TDZ. Todas las citocininas probadas mostraron mayores tasas de multiplicación de brotes (número de brotes/brote inicial). Estos resultados fueron similares a los observados durante la inducción de brotes respecto a los diferentes tipos y dosis de citocininas (Figura 4).

Figura 3. Efecto de la interacción CK x DA en el NEB de la Línea de maíz L13, durante la inducción de brotes. Los datos son medias de doce repeticiones y las barras representan el error estándar.

Figure 3. Effect of CK x DA interaction in the NEB of corn Line L13, during the induction of shoots. Data are means of twelve replicates and bars represent the standard error.

Expl

ante

s con

bro

te (n

úm)

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

05.7 7.4

Dósis de AIA (μM )

2iPABAPKIN TDZZEA


El NIB también fue fuertemente influenciado por la interacción entre tipo de citocininas y sus dosis. Para esta variable, 6.6 µM BAP indujo el mayor número de inflorescencias en relación a las otras citocininas evaluadas (Figura 5). Al incrementar las dosis hasta 6.6 uM de las citocininas BAP, KIN y TDZ, se incrementó el número de inflorescencias inducidas por brotes y se redujo el número de brotes vegetativos. Con ZEA y 2iPA no hubo desarrollo floral (Figura 5) lo que indica que estas hormonas estimulan la inducción y multiplicación de brotes en maíz, pero no están involucradas en inducción de floración. Nuestros resultados también indican que BAP estimula tanto el desarrollo de brotes como el desarrollo floral. Esto concuerda con lo encontrado por Sudarshana et al. (2008) con BAP a 2 mg L-1 la mayor tasa de floración in vitro de Boerhaavia diffusa fue más evidente en comparado con otras fitohormonas; indicando que BAP es una hormona determinante para la floración in vitro.

De manera similar Xiong y Yazawa (1995) para la inducción y desarrollo floral in vitro de brotes de Phalaenopsis en medio MS (1962), con 2.2, 4.4, 5.7 y 7.8 µM de BAP; con BAP a 2.2 µM no se formaron brotes florales pero con 5.7 y 7.8 µM 70 % de los brotes formaron flores a los 121 días de cultivo. Según Patil et al. (1993) los niveles exógenos de BAP y kinetina estimulan floración in vitro al activar los contenidos endógenos de citocininas. Sin embargo, altas concentraciones de varias citocininas pueden inhibir

The NIB was also strongly influenced by the interaction between type of cytokinins and their dosages. For this variable, 6.6 µM BAP induced the highest number of inflorescences in relation to other cytokinins tested (Figure 5). By increasing the dose up to 6.6 µM of cytokinins BAP, KIN and TDZ, increased the number of inflorescences induced by shoots and reduced the number of vegetative shoots. With ZEA and 2iPA there was no floral development (Figure 5) indicating that these hormones stimulate the induction and shoot multiplication in maize, but not involved in induction of flowering. Our results also indicate that BAP stimulates both shoot development and floral development. This agrees with the findings of Sudarshana et al. (2008) with BAP at 2 mg L-1 the highest rate in vitro flowering of Boerhaavia diffusa was more evident in comparison with other phytohormones, indicating that BAP is a crucial hormone for flowering in vitro.

Similarly Xiong and Yazawa (1995) for induction and floral development in vitro shoots of Phalaenopsis on MS medium (1962), with 2.2, 4.4, 5.7 and 7.8 µM of BAP; with BAP at 2.2 µM did not form floral shoots but with 5.7 and 7.8 µM 70% of shoots formed flowers at the 121 days of culture. According to Patil et al. (1993) exogenous levels of BAP and kinetin stimulate flowering in vitro by activating the endogenous content of cytokinins. However, high concentrations of various cytokinins can inhibit floral induction and cause an effect on vegetative bud sprout (Kachonpadungkitti et al., 2001, Galoch et al., 2002; Taylor et al., 2005).

Figura 5. Efecto de la interacción entre citocininas (BAP, KIN, ZEA, 2iPA y TDZ) y sus diferentes dosis (2.2, 4.4 y 6.6 µM) en el desarrollo de inflorescencias por brote de la línea de maíz 13. Los datos son medias de doce repeticiones y las barras representan el error estándar.

Figure 5. Effect of the interaction between cytokinins (BAP, KIN, ZEA, 2iPA and TDZ) and different doses (2.2, 4.4 and 6.6 µM) in the development of inflorescences per shoot of the maize line 13. Data are means of twelve replicates and bars represent the standard error.


Infl

ores

cenc

ias p

or b

rote

(Núm

)

2.2 4.4 6.6

3.5

3

2.5

2

1.5

1

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2iPABAPKIN TDZZEA

Figura 4. Efecto de la interacción entre tipos de citocininas (BAP, KIN, ZEA, 2iPA y TDZ) y sus diferentes dosis (2.2, 4.4 y 6.6 µM) en la TMB de la Línea de maíz 13. Los datos son medias de doce repeticiones y las barras representan el error estándar.

Figure 4. Effect of interaction between types of cytokinins (BAP, KIN, ZEA, TDZ and 2iPA) and its different doses (2.2, 4.4 and 6.6 µM) in the TMB of the corn Line 13. Data are means of twelve replicates and bars represent the standard error.


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2iPABAPKIN TDZZEA


la inducción florar y ocasionar un efecto en la brotación de yemas vegetativas (Kachonpadungkitti et al., 2001; Galoch et al., 2002, Taylor et al., 2005).

En la presente investigación también se estudio la interacción entre los diferentes tipos de citocinina y dos dosis de AIA, en el desarrollo de inflorescencias por brotes; KIN estimuló el desarrollo de inflorescencias por brote, al aumentar la dosis de 5.7 a 7.4 µM AIA; en cambio, con BAP el desarrollo floral disminuyó al incrementar la dosis de AIA. (Figura 6). Con ZEA y 2iPA no se encontró desarrollo de inflorescencias, lo que indica que estas hormonas estimulan la inducción y multiplicación de brotes en maíz, pero sin causar floración. Virupakshi et al. (2002) describieron la respuesta de callos derivados de explantes juveniles de Sacccharum officinarum L. Var. CoC671 en la floración in vitro, a partir de hojas jóvenes cultivadas en medio MS suplementado con 3% de sacarosa, 3 mg L-1 de 2,4-D y 1 mg L-1 ANA. La floración fue observada después de 180 días de cultivo y la iniciación de la floración fue explicada por la presencia de brotes florales iniciales en la región embriogénica y por la adición de BAP. De manera similar Zhong et al. (1992), observaron el mismo comportamiento en medio de cultivo suplementado con BAP. Srinivasan y Mullins, (1978) encontraron en Vitis vinifera L. que el desarrollo de flores fue dependiente de la combinación de BAP y ZEA con AIA, la formación de brotes aumentó de 30% a 75% al aumentar BAP de 2.0 a 5.4 μM.

Análisis microscópico de la iniciación floral in vitro a partir de brotes. A los 10 d se detectaron solamente brotes en estado vegetativo. Sin embargo, a los 15 d se observaron yemas axilares en los nudos (Figura 7A) en (T4, T22, T25 y T24) de los 31 tratamientos evaluados. Algunas yemas mostraron la iniciación de flores femeninas lo cual evidencia el inicio de la etapa reproductiva (Figura 7B). A los 20 d se observaron primordios de estructuras reproductivas femeninas (Figura 7 C, D) en estados tempranos y avanzados del desarrollo floral en los tratamientos (T4, T22, T25 y T29).

Análisis histológico de las inf lorescencias de maíz obtenidas in vitro. En los cortes histológicos de brotes de maíz in vitro se observaron células meristemáticas probablemente originando las inflorescencias en la región del parénquima adyacente a los haces vasculares (Figura 8A). Las inflorescencias observadas en los cortes histológicos presentaron varios de los órganos típicos de las inflorescencias femeninas de maíz tales como megasporas, glumas internas

In the present investigation also studied the interaction between different types of cytokinin and two doses of IAA, in the development of inflorescences per shoot; KIN stimulated the development of inflorescences per shoot, by increasing doses of 5.7 to 7.4 µM IAA; however, with BAP floral development decreased when increasing the dose of IAA. (Figure 6). With ZEA and 2iPA found no development of inflorescences, indicating that these hormones stimulate the induction and shoot multiplication in corn, but without causing flowering. Virupakshi et al. (2002) described the response of callus derived from juvenile explants Sacccharum officinarum L. Var. CoC671 in flowering in vitro, from young leaves cultured on MS medium supplemented with 3% of sucrose, 3 mg L-1 of 2.4-D and 1 mg L-1 NAA. Flowering was observed after 180 days of culture and initiation of flowering was explained by the presence of floral shoots early in the embryogenic region and by the addition of BAP. Similarly Zhong et al. (1992) observed the same behavior in culture medium supplemented with BAP. Srinivasan and Mullins (1978) found in Vitis vinifera L. that flower development was dependent on the combination of BAP and ZEA with IAA, shoot formation increased from 30% to 75% by increasing BAP from 2 to 5.4 µM.

Figura 6. Efecto de la interacción entre citocininas (BAP, KIN, ZEA, 2iPA y TDZ) y dos dosis de AIA (5.7 y 7.4 µM) en el desarrollo de inflorescencias por brote de la línea de maíz L13; durante la multiplicación de brotes. Los datos son media de doce repeticiones y las barras representan el error estándar.

Figure 6. Effect of interaction between cytokinins (BAP, KIN, ZEA, 2iPA and TDZ) and two doses of IAA (5.7 and 7.4 µM) in the development of inflorescences per shoot of maize line L13; during the shoot multiplication. Data are mean of twelve replicates and bars represent the standard error.

Dósis de AIA (μM )5.7 7.4

Infl

ores

cenc

ias p

or b

rote

(Núm

) 3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

2iPABAPKIN TDZZEA


y externas, primordio de carpelo y estambre (Figura 8B y C). Los cortes histológicos también mostraron regiones con aspecto meristematico (células pequeñas, redondas y con contenido citoplasmático denso) de células de procambium. Las células de las regiones meristemáticas presentaron gran actividad mitótica y núcleos prominentes (Figura 8 D). Mediante este análisis se puede inferir que las inflorescencias se originaron directamente de las yemas laterales de los brotes vegetativos inducidos previamente a partir de discos de tallo de maíz in vitro. Vasil et al. (1985) y Fransz y Schel (1994) mencionaron que la presencia de centros proembriogénicos cercanos al procambium puede estar relacionada con los altos niveles de fitohormonas y f lujo de nutrientes en estos sitios. Esto podría explicar el origen histológico de las inflorescencias femeninas en el presente estudio.

Microscopic analysis of floral initiation in vitro from shoots. At 10 d were detected only shoots in vegetative. However, after 15 days were observed axillary shoots at the nodes (Figure 7A) in (T4, T22, T25 and T24) of the 31 treatments tested. Some shoots showed the initiation of female f lowers which shows the beginning of the reproductive stage (Figure 7B). At 20 d were observed primordia of female reproductive structures (Figure 7C, D) in early and advanced stages of floral development in treatments (T4, T22, T25 and T29).

Histological analysis of the inflorescences of maize obtained in vitro. In the histological sections of maize shoots in vitro were observed meristematic cells probably originating inflorescences in the region of parenchyma adjacent to vascular bundles (Figure 8A). The inflorescences observed in histological sections showed various typical organs of female inflorescences of corn such as megaspores, inner and outer glumes, carpel primordia and stamen (Figure 8B and C). The histological sections also showed meristematic regions-like (small cells, round and dense cytoplasm content) cells of procambium. The cells of the meristematic regions showed great mitotic activity and prominent nuclei (Figure 8D). Through this analysis can be inferred that the inflorescences originated directly from lateral buds of vegetative shoots earlier induced from stem disks of corn in vitro. Vasil et al. (1985) and Fransz and Schel (1994) indicated that the presence of proembryo centers close to procambium may be related to high levels of phytohormones and nutrients flow at these sites. This could explain the histological origin of the female inflorescences in this study.

Observation of floral development in vitro by scanning electron microscopy. For a better description of the female reproductive structures found in vitro made use of scanning electron microscopy, the results indicate a similar morphology of inflorescences developed from vegetative buds cultured in vitro to that observed in vivo (Figure 9A). It was observed different structures that make up the female inflorescence of maize as: spikelet meristems (me), which initiates the development of glume primordia (Figure 9B); spikelet meristem (me) who develops a meristem of flowers (mf) and in turn develop the primordia of glumes; outer glume (ge) (Figure 9C); also observed the development of floral organs including three anthers (an) and pistil primordium (pp) (Figure 9D).

Figura 7. a) yema axilar (ya) a los 15 d de la inducción de brotes in vitro; b) iniciación f loral femenina a los 15 d de la inducción de brotes. Inicio de primordios laterales en el raquis meristemático de la inflorescencia femenina de los cuales se diferenciarán las espiguillas; c) brote con dos inflorescencias femeninas, ambas en iniciación de pares de espiguillas; y d) elongación de estilos y diferenciación de estigmas.

Figure 7. a) axillary bud (already) at 15 d of in vitro shoot induction; b) female f lower initiation at 15 d of shoot induction. Initiation of lateral primordia in the meristem rachis of the female inflorescence from which differentiated the spikelets; c) shoot with two female inflorescences, both in initiation of pairs of spikelets; and d) elongation of styles and stigma differentiation.

A B

ya

C D

3 mm

5 mm 5 mm

1 mm


Observación del desarrollo f loral in vitro mediante microscopía electrónica de barrido. Para una mejor descripción de las estructuras reproductivas femeninas encontradas in vitro de hizo uso de la microscopía electrónica de barrido, los resultados indican una morfología similar de inflorescencias desarrolladas a partir de brotes vegetativos cultivados in vitro a la observada in vivo, (Figura 9A). Se pudo observar diferentes estructuras que componen a la inflorescencia femenina del maíz como son: Meristemos de espiguillas (me), el cual da inicio al desarrollo primordios de glumas (Figura 9B); Meristemo de espiguilla (me) que desarrolla un meristemo de florecillas (mf); a su vez se desarrollan los primordios de glumas; gluma externa (ge)

Conclusions

Organogenic capacity in vegetative shoot induction was differentially expressed in eight experimental maize lines (L13, L14, L15, L16, L20, L46, L48 and L78). Lines L13 and L14 showed the highest organogenic capacity expressed as vegetative shoots, while L29 and L30 lines showed the lowest capacity. During induction of shoots on the line L13, the number of explants with shoots varied depending on the type of cytokinins and their doses, and thus the hormonal response in decreasing order was: BAP> ZEA> KIN and TDZ> 2iPA, being the best dose 6.6 µM of all cytokinins in combination with IAA (7.4 µM).

The development of maize female inflorescences occurred during the in vitro induction of shoots from the base of the coleoptile (3 mm). The formation of inflorescences varied depending on the type and hormonal dose. The development of female inflorescences of maize in vitro, observed during the shoot multiplication stage, varied between types of

Figura 9. Morfología de inflorescencias femeninas de maíz in vitro. a) inflorescencia femenina de apariencia normal; b) meristemo de espiguilla (me); c) meristemo de espiguilla (me) y meristemos de florecillas (mf); y d) anteras (aa) y primordio de pistilo (pp).

Figura 9. Morfología de inflorescencias femeninas de maíz in vitro. a) inflorescencia femenina de apariencia normal; b) meristemo de espiguilla (me); c) meristemo de espiguilla (me) y meristemos de florecillas (mf); y d) anteras (aa) y primordio de pistilo (pp).

Figura 8. Desarrollo de inflorescencias en brotes originados a partir de discos de tallo de maíz en las fases de inducción, y multiplicación de brotes. a) corte longitudinal del tallo de donde se desarrollaron las inflorescencias; haces vasculares (hv), células meristemáticas (cm); b) corte longitudinal de inf lorescencia femenina mostrando diferentes estructuras: carpelo (ca); estambre (st); lema (lm), y gluma (gl); c) corte transversal de un brote mostrando haces vasculares; y d) corte transversal mostrando centros meristemáticos (cm) y procambium (pr).

Figure 8. Development of inflorescences in shoots originated from stem disks of corn in the phases of induction and shoot multiplication. a) longitudinal section of stem from which it developed inflorescences, vascular bundles (hv), meristematic cells (cm); b) longitudinal section of female inf lorescence showing different structures: carpel (ca), stamen (st), lemma (lm) and glume (gl); c) cross section of a shoot showing vascular bundles; and d) cross-section showing meristematic centers (cm) and procambium (pr).

A B

C D

cm hv

ca

st

hn gl

hv pr

A B

C D

me

me

mf

PP an an

an


(Figura 9C); también se observó el desarrollo de órganos florales incluyendo tres anteras (an) y primordio de pistilo (pp) (Figura 9D).

Conclusiones

La capacidad organogénica en inducción de brotes vegetativos fue expresada de manera diferencial en ocho líneas experimentales de maíz (L13, L14, L15, L16, L20, L46, L48 y L78). Las líneas L13 y L14 mostraron la mayor capacidad organogénica expresada como brotes vegetativos, mientras que las líneas L29 y L30 presentaron la más baja capacidad. Durante la inducción de brotes en la línea L13, el número de explantes con brotes varió dependiendo del tipo de citocininas y de sus dosis, y así la respuesta hormonal en orden decreciente fue: BAP > ZEA > KIN y TDZ > 2iPA, siendo la mejor dosis 6.6 µM de todas las citocininas en combinación con AIA (7.4 µM).

El desarrollo de inflorescencias femeninas de maíz ocurrió durante la inducción in vitro de brotes a partir de la base del coleóptilo (3 mm). La formación de inflorescencias varió en función del tipo y dosis hormonal. El desarrollo de inflorescencias femeninas del maíz in vitro, observada durante la etapa de multiplicación de brotes, varió entre tipos de citocininas (de mayor a menor respuesta): BAP > KIN > TDZ. Con las citocininas ZEA y 2iPA no hubo desarrollo de inflorescencias femeninas in vitro. as inflorescencias femeninas del maíz se originaron de las yemas axilares del tallo.

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Competitividad, eficiencia e impacto ambiental de la producción defrijol (Phaseolus vulgaris L.) en Zacatecas, México*

Competitiveness, efficiency and environmental impact of the production of beans (Phaseolus vulgaris L.) on Zacatecas, Mexico

Luz E. Padilla-Bernal1§, Elivier Reyes-Rivas1, Alfredo Lara-Herrera2 y Óscar Pérez-Veyna3

1Unidad Académica de Contaduría y Administración, Universidad Autónoma de Zacatecas. Tel. (492) 923 9407. Ext. 2102. ([email protected]). 2Unidad Académica de Agronomía, Universidad Autónoma de Zacatecas. Tel. (492) 925 6690. Ext. 5001. ([email protected]). 3Unidad Académica de Estudios del Desarrollo, Universidad Autónoma de Zacatecas. Comercio y Admón. S/N, Col. Progreso, C. P. 98066, Zacatecas, Zacatecas. Tel. (492) 9256690. Ext.2780. ([email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected].



Resumen

A principios de la década de los noventa en México se iniciaron una serie de programas para coadyuvar a la competitividad de los productores rurales frente al retiro del estado en el apoyo a la producción, comercialización y servicios sectoriales, así como en su incorporación en el proceso de liberalización comercial. Zacatecas es el principal productor de frijol (Phaseolus vulgaris L.) nacional. La mayor parte de la producción se cultiva en temporal. Escasa precipitación pluvial, baja eficiencia en riego agrícola y sobreexplotación de los acuíferos provoca daños ambientales. El objetivo de este trabajo fue evaluar el impacto de la política agrícola en los sistemas de producción de frijol del estado de Zacatecas a través de la determinación de las tecnologías de producción competitivas y eficientes, considerando las fallas de mercado relacionadas al ambiente. Se determinaron los indicadores de competitividad y eficiencia a través de la aplicación de la matriz de análisis de política ampliada (MAPA). La investigación se desarrolló con información del ciclo agrícola primavera-verano 2009. El marco de análisis fueron los Distritos de Desarrollo Rural de Zacatecas, Fresnillo, Río Grande y Ojocaliente. Con excepción de las tecnologías TCS del DDR de Zacatecas, BCF y TCS de Ojocaliente, todos los sistemas de producción mostraron ser competitivos en la situación actual. Los sistemas de

Abstract

In the early nineties in Mexico began a series of programs to assist the competitiveness of rural producers face the withdrawal of state support for production, trade and services sector as well as their incorporation in the process of trade liberalization. Zacatecas is the largest producer of beans (Phaseolus vulgaris L.) national. Most of the production is rainfed. Low rainfall, low efficiency in agricultural irrigation and overexploitation of aquifers causes environmental damage. The objective of this study was to evaluate the impact of the agricultural policy in bean production systems in the state of Zacatecas through the determination of competitive production technologies and efficient, considering the market failures related to the environment. Were determined the indicators of competitiveness and efficiency through the implementation of the extended policy analysis matrix (EPAM). The research was conducted with data from spring-summer cycle 2009. The framework of analysis was the rural district of development in Zacatecas, Fresnillo, Río Grande and Ojocaliente. With the exception of TCS technologies from the RDD Zacatecas, Ojocaliente, BCF and TCS, all production systems shown to be competitive in the current situation. Cultivated

Luz E. Padilla-Bernal et al.1188 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

producción cultivados con tecnologías competitivas también resultaron eficientes, exceptuando el TCSL de Fresnillo y BMF de Ojocaliente. La adopción de prácticas sostenibles reducirá el deterioro de la competitividad y eficiencia de los sistemas de producción.

Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., sistemas de producción, matriz de análisis de política ampliada.

Introducción

A principios de la década de los noventa se desarrolló una amplia reforma en el sector agropecuario que buscaba modernizarlo. Esto propició el inicio de una serie de programas tanto para coadyuvar a la competitividad de los productores rurales frente al retiro del Estado en el apoyo a la producción, comercialización y servicios sectoriales, como para su incorporación en el proceso de apertura comercial. De acuerdo a Fox y Haight (2010), el Estado solamente redujo y cambió la naturaleza de su intervención en el campo, al crear nuevos instrumentos de política pública. Los tres programas más relevantes que contiene la política de subsidios hacia el sector agropecuario son: el Programa de Apoyos Directos al Campo (Procampo), el Programa de Apoyos a la Comercialización (PAC), y Alianza para el Campo (AC) (Contigo).

El Procampo inició a finales de 1993 y se fijó una vigencia de 15 años, igual que el plazo pactado en el Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN) para liberalizar los productos agrícolas, incluyendo los más sensibles como el maíz y el frijol (SECOFI, 1994). En 2007 se anunció que Procampo continuaría por 5 años más (SAGARPA, 2007). En el Procampo se hace la entrega de un pago fijo por hectárea en cada ciclo agrícola al productor. Este programa es menos distorsionante que los precios de garantía, ya que se opera siempre en función de la superficie elegible y no del productor o del volumen de la producción. Tanto por el monto recibido como por el número de productores apoyados, el Procampo ha sido el programa más relevante para los productores de frijol.

Por su parte, el PAC, creado en 1991, es dirigido a los productores con excedentes comercializables y se basa en la producción. El programa de AC, fundado en 1996, ofrecía subsidios equivalentes a la inversión realizada por el beneficiario y otros servicios de apoyo directo a la adquisición de insumos (Merino, 2010). Tanto el PAC como el de AC, han otorgado subsidios acoplados, tal es el caso del subsidio al

production systems with competing technologies also showed to be efficient, except TCSL Fresnillo and Ojocaliente BMF. The adoption of sustainable practices will reduce the deterioration in competitiveness and efficiency of production systems.

Key words: Phaseolus vulgaris L., analysis matrix of expanded policy, production systems.

Introduction

In the early nineties developed a broad reform in the agricultural sector which sought to modernize it. This led to the beginning of a series of programs both to contribute to the competitiveness of rural producers face the withdrawal of state support for production, trade and services sectors, as for incorporation in the process of trade liberalization. According to Fox and Haight (2010), the State only reduced and changed the nature of its involvement in the field by creating new instruments of public policy. The three most important programs contained in the policy of subsidies towards the agricultural sector are: the Program of Direct Rural Support (Procampo), Program of Marketing Support (PAC), and for the Countryside Alliance (CA) (With You).

The Procampo began in late 1993 and set a validity of 15 years, as agreed within the North American Free Trade Agreement (NAFTA) to liberalize agricultural products, including the most sensitive such as corn and beans (SECOFI, 1994). In 2007 it was announced that Procampo will continue for 5 more years (SAGARPA, 2007). Procampo delivered a fixed payment per hectare in each crop season to the producer. This program is less distorting than price supports, as it always operates on the basis of the eligible area and not the producer or production volume. Both the amount received and the number of producers supported the Procampo has been the most relevant program for bean producers.

Meanwhile, the PAC, established in 1991, is aimed at farmers with marketable surplus and is based on production. The AC program, founded in 1996, offered subsidies equivalent to the investment made by the beneficiary and other support services directly to the purchase of inputs (Merino, 2010). Both the PAC and AC, coupled subsidies

Competitividad, eficiencia e impacto ambiental de la producción de frijol (Phaseolus vulgaris L.) en Zacatecas, México 1189

diesel para uso agrícola (SAGARPA, 2009). De igual forma, hay otro tipo de intervenciones gubernamentales que causan distorsiones de mercado, como la tasa cero del impuesto al valor agregado (IVA) para fertilizantes, plaguicidas y otros agroquímicos y el subsidio a las tarifas eléctricas para el bombeo de agua de riego (CFE, 2007).

Los apoyos que se otorgan y que incrementan el precio que reciben los productores son una distorsión al aumentar el área sembrada del producto por arriba del equilibrio de mercado, e indirectamente se aumenta el uso de agua, agroquímicos y otros insumos. De igual forma, al reducir los precios relativos de los agroquímicos y el diesel se induce a un consumo mayor al determinado bajo las señales de un mercado sin distorsiones. Un precio relativo menor de los agroquímicos o diesel también desacelera la adopción de nuevas tecnologías. La adquisición de tecnologías más eficientes o dar más mantenimiento a los equipos, está en función del precio del insumo que utilizan. Debe señalase, que el subsidio al diesel está focalizado, no se otorga la reducción del precio para todos los consumidores agrícolas indiscriminadamente, por lo tanto disminuye, más no elimina la distorsión en el uso del combustible.

En lo que se refiere al subsidio en la tarifa eléctrica para la extracción de agua para el riego agrícola es un incentivo que provoca mayor extracción del recurso. Los productores agrícolas pueden solicitar una tarifa eléctrica especial para bombeo (CFE, 2007), lo que provoca una falsa rentabilidad de los cultivos y la no elección de mejores tecnologías (Ávila et al., 2005). De acuerdo a la Comisión Nacional del Agua (CNA) (2008) la extracción de agua de los acuíferos es mayor a la recarga natural, lo que disminuye el nivel del manto, implicando el aumento de los costos de bombeo para la agricultura. La sobreexplotación de los acuíferos amenaza la posibilidad de legar a las generaciones futuras la capacidad de satisfacer sus propias necesidades. Se han otorgado concesiones de asignación de agua, por falta de información y por presiones políticas, por volúmenes mucho mayores a los de la recarga (Muñoz, 2004). En México quien recibe una concesión de agua subterránea, puede utilizar sin costo una cantidad determinada de agua del acuífero, existiendo un subsidio implícito al no cobrar el agua.

En el estado de Zacatecas la agricultura es una de las principales actividades económicas, participa con 11% en el PIB estatal, en el año agrícola 2009 el valor de la producción generado fue de 10,167.5 millones de pesos en 1,280.7 miles de hectáreas cultivadas (INEGI, 2010). De esta superficie sólo 13% disponen de agua para riego, el resto (87%) es de temporal. Tanto por el valor de la producción, como por la

have been granted, as in the case of the subsidy on diesel for agricultural use (SAGARPA, 2009). Similarly, there is another type of government interventions that cause market distortions, as the zero rate of value added tax (IVA) for fertilizers, pesticides and other agrochemicals and subsidizing electricity tariffs for pumping irrigation water (CFE, 2007).

The supports given and increasing prices received by producers are a distortion by increasing the planted area of product above the market equilibrium, and indirectly increases the use of water, agrochemicals and other inputs. Similarly, the lower relative prices of agrochemicals and diesel induce a greater consumption than that determined under the sign of a market without distortions. A lower relative price of agrohemicals and diesel also slows the adoption of new technologies. The acquisition of more efficient technologies or to give more maintenance to the equipment depends on the price of the input they use. Note that the diesel subsidy is targeted, not given a price reduction for all agricultural consumers indiscriminately, thus decreasing, but not eliminate the distortion in the use of fuel.

In regard to the subsidy on electricity tariff for the extraction of water for irrigation is an incentive that leads to an increased resource extraction. Agricultural producers may request a special electricity tariff for pumping (CFE, 2007), which causes a false profitability on crops and to the non-election of improved technologies (Ávila et al., 2005). According to the National Water Commission (CNA) (2008) the extraction of water from aquifers is greater than natural recharge, which reduces the level of the aquifer, implying an increase in pumping costs for agriculture. The overexploitation of aquifers threatens the possibility of bequeathing to future generations the ability to meet their own needs. Concessions have been granted for water allocation, by the lack of information and political pressures, per volumes far greater than the recharge (Muñoz, 2004). In Mexico, who receives a concession of groundwater, allows the use of a given volume without cost, implying an implicit subsidy.

In the state of Zacatecas agriculture is a major economic activity, participates with 11% in state GDP in the agricultural year 2009 the production value generated was 10 167.5 million pesos in 1,280.7 thousands of hectares (INEGI, 2010). Of this area only 13% have water for irrigation, the rest (87%) is rainfed. Therefore the value of production, as


superficie cultivada y los empleos generados, el principal cultivo en el estado es el frijol el cual es considerado como un producto cultural y estratégico para el desarrollo rural del estado y del país. El frijol participa con 30% del valor generado en la agricultura y con 41% de la superficie agrícola del estado (INEGI, 2010) además aporta 30% de la producción nacional (264 653 toneladas). No obstante el programa de reconversión de cultivos que ha reducido la producción en años recientes, Zacatecas sigue siendo el principal productor nacional de la leguminosa (SAGARPA-SIAP, 2009). De la superficie cultivada de frijol en el año agrícola en mención (530 236 ha) sólo 5% es de riego y 95% de temporal. La superficie de riego genera 17% del valor total de la producción (INEGI, 2010).

El clima en el estado de Zacatecas es semiseco y árido con una precipitación pluvial promedio anual de 460.8 mm, lo que refleja su escasez natural de agua (CNA, 2008). La principal fuente de agua para el desarrollo de las diferentes actividades de la población son 34 acuíferos, de los cuales más de 44% se encuentran sobreexplotados (CNA, 2011). La agricultura consume 77% del agua subterránea disponible (CNA, 2008).Con el agua de los acuíferos se irrigan más de 150 000 ha (INEGI, 2010) con altos consumos de agua causados por la sobreirrigación y el uso de sistemas de riego obsoletos. De acuerdo a la CNA (2007) en el 2000, los métodos de riego aplicados a la agricultura eran tradicionales en más de 80% de la superficie y la eficiencia promedio en el uso del agua permitía estimar pérdidas de entre 40% y el 60%. Mojarro et al. (2010) señalan que a la fecha esta situación no ha presentado grandes mejoras. La agricultura como principal usuario del recurso agua se encuentra bajo presión para mejorar la eficiencia en su uso.

La escasa precipitación pluvial conjuntamente con la baja eficiencia en el riego agrícola y la sobreexplotación de los acuíferos provoca daños ambientales. En el futuro, menos agua y mayor salinización de los suelos disminuye el rendimiento de los cultivos impactando en la baja sustentabilidad de los sistemas de producción. Un sistema de producción es no sostenible si las prácticas agrícolas imponen externalidades negativas o crea degradación del ambiente. Los costos de producción agrícola en los sistemas no sostenibles ignoran los impactos en otras personas de las externalidades negativas o la degradación en el largo plazo de los recursos naturales base, generando fallas de mercado.

Una falla de mercado ocurre cuando el mecanismo de precios no logra una asignación eficiente de recursos. Por su parte, al eliminar estas fallas de mercado se generan sistemas

the cultivated area and the jobs created, the main crop in the state is the bean which is considered as a cultural product and strategic for rural development of state and country. Beans participates with 30% of the value generated in agriculture and 41% of the agricultural area of the state (INEGI, 2010) also provides 30% of national production (264 653 tons). However the conversion program that has reduced crop production in recent years, Zacatecas is still the main producer of the legume (SAGARPA-SIAP, 2009). From bean acreage in the crop year in question (530 236 ha) only 5% is irrigated and 95% rainfed. The irrigated area generates 17% of the total value of production (INEGI, 2010).

The climate in the state of Zacatecas is semi-arid with an annual average rainfall of 460.8 mm, reflecting the natural scarcity of water (CNA, 2008). The main sources of water for development of the different activities of the population are 34 aquifers, of which over 44% are over extracted (CNA, 2011). Agriculture consumes 77% of groundwater (CNA, 2008). With water from the aquifers supplying more than 150 000 ha irrigated (INEGI, 2010) with high water consumption caused by over irrigation and use of obsolete irrigation systems. According to CNA (2007) in 2000, irrigation methods applied in agriculture were traditional in over 80% of the surface and the average efficiency in the use of water allowed estimated losses between 40% and 60%. Mojarro et al. (2010) pointed out that to date this situation has not made big improvements. Agriculture as the main user of water resources is under pressure to improve efficiency in their use.

The low rainfall together with the low efficiency in agricultural irrigation and overexploitation of aquifers causes environmental damage. In the future, less water and increased salinization of the soil reduces crop yields impacting the low sustainability of production systems. A production system is not sustainable if agricultural practices impose negative externalities or creates environmental degradation. The costs of agricultural production in unsustainable systems ignore the impacts on other people of negative externalities or in the long term degradation of natural resources, creating market failures.

A market failure occurs when the price mechanism does not achieve an efficient allocation of resources. For its part, by eliminating these market failures are generated sustainable agricultural production systems, or, may also be sustainable if government policies correct the negative


agrícolas de producción sostenible, o en su caso, también pueden ser sostenibles si las políticas gubernamentales corrigen las externalidades negativas y la degradación de los recursos. Los costos de la producción agrícola en los sistemas sostenibles son completos porque incluyen los impactos inmediatos en los otros de las externalidades negativas y los gastos para contrarrestar la degradación a largo plazo de los recursos naturales base.

El objetivo de este trabajo fue evaluar el impacto de la política agrícola en los sistemas de producción de frijol del estado de Zacatecas, a través, de la determinación de las tecnologías de producción competitivas y eficientes, considerando las fallas de mercado relacionadas al ambiente. Se proporcionan elementos que coadyuven a la formulación de políticas para el desarrollo rural sostenible.


La matriz de análisis de política ampliada (MAPA)

A fin de evaluar el impacto de la política agrícola en los sistemas de producción de frijol en Zacatecas se aplicó la matriz de análisis de política ampliada (MAPA). Ésta se usa para analizar las distorsiones y fallas de mercado ambientales y los efectos de la intervención económica en un sistema de producción y también proporciona datos sobre la competitividad y eficiencia o ventaja comparativa de los productos estudiados en situación actual y considerando los escenarios no sostenible y sostenible (Kydd et al., 1997; Pearson et al., 2003). Dada la importancia que el agua tiene en la agricultura en el estado de Zacatecas, el impacto ambiental de los sistemas de producción de frijol se incorpora en este trabajo a través de la baja en la productividad por la degradación ambiental debido a las condiciones de humedad del suelo.

El trabajo básico en la aplicación de la MAPA es la determinación de los presupuestos de los sistemas agrícolas de producción analizados tanto a precios de mercado como a precios de eficiencia económica, eliminando distorsiones del mercado y ajustando los precios de los bienes comerciables e indirectamente comerciables a sus equivalentes internacionales y los de los factores internos a sus costos de oportunidad. Además, se trabaja con precios sostenibles que consideran la corrección de las fallas de mercado relacionadas al ambiente.

externalities and resource degradation. The costs of agricultural production in sustainable systems are complete because they include the immediate impacts in the other of negative externalities and the costs to counter the long-term degradation of natural resources.

The objective of this study was to evaluate the impact of agricultural policy in bean production systems in the state of Zacatecas, through, the determination of production technologies that are profitable and efficient, considering the market failures related to the environment. Elements are provided that contribute to the formulation of sustainable rural development policies.


The extended policy analysis matrix (EPAM)

In order to assess the impact of agricultural policy in bean production systems in Zacatecas was applied extended policy analysis matrix (EPAM). This is used to analyze the distortions and a market failure related to environmental and economic effects of the intervention in a production system and also provides data on the competitiveness and efficiency or comparative advantage of the products studied in the current situation and considering the unsustainable scenarios and development (Kydd et al., 1997; Pearson et al., 2003). Given the importance of water in agriculture in the state of Zacatecas, the environmental impact of agriculture production systems is incorporated by means of environmental degradation due to low irrigation efficiency.

The basic work on the implementation of EPAM is the determination of the budgets of the agricultural production systems analyzed at market prices as economic efficiency prices, removing market distortions and adjusting the prices of tradable goods and indirectly tradable their international counterparts and internal factors to their opportunity costs. It also works with sustainable prices considering the correction of market failures related to the environment

The first row of EPAM is a budget showing current costs of production and commercialization at market prices. The second row shows the unsustainable scenario at market prices, in which low productivity is associated


El primer renglón de la MAPA es un presupuesto que muestra los costos actuales de producción y comercialización a precios de mercado. El segundo renglón muestra el presupuesto en un escenario no sostenible, también a precios de mercado, se registra la baja de productividad asociada a la degradación ambiental por las condiciones de humedad del suelo. En el tercer renglón presenta el escenario sostenible a precios de mercado o privados, se consideran los costos e inversión requerida en la adopción de sistemas de producción sostenibles. El cuarto reglón de la matriz es un presupuesto de la situación actual valuado a precios de eficiencia económica. Los renglones quinto y sexto muestran los presupuestos en los escenarios no sostenible y sostenible también valuados a precios de eficiencia económica, considerando los costos ambientales y su internalización respectivamente. Los últimos tres renglones de la matriz, denominados divergencias, se determinan por diferencia entre el primer renglón y el cuarto, el segundo y el quinto; y el tercero y sexto (Cuadro 1). Estos muestran el impacto neto de políticas distorsionantes y fallas de mercado. Los signos de las divergencias en ingresos, costos ganancias indican si el efecto neto de política e imperfecciones de mercado implican un subsidio implícito o un impuesto.

En la aplicación de la MAPA, se cuenta con competitividad cuando en las condiciones actuales del mercado un productor individual obtiene ganancias en un sistema de producción. Se tiene ventaja comparativa o se es eficiente cuando eliminando las distorsiones prevalecientes en el mercado, un sistema de producción tiene la capacidad de generar ganancias para el país que lo produce (Monke y Pearson, 1989). Por lo tanto,

with environmental degradation due to water use. The third row presents the sustainable scenario at market prices, considering the costs and investment required to adopt sustainable production systems. The fourth row of the matrix is a budget of the current situation valued at economic efficiency prices. The fifth and sixth rows show the unsustainable and sustainable scenarios also valuated at economic efficiency prices, considering environmental costs and their internalization, respectively. The last three rows of the matrix, called divergences, are determined by the difference between the first and fourth rows, between the second and fifth, and between the third and sixth rows (Table 1). These show the net impact of distorting policies and market failures. The signs of divergence in income, profit costs indicate whether the net effect of policy and market imperfections imply an implicit subsidy or a tax.

In the EPAM application, there is competitiveness when, in current market conditions, the individual producer earns profits in a production system. Comparative advantage exists when, eliminating prevailing market distortions, a production system has the capacity to generate profits for the country (Monke and Pearson 1989). If πp is positive,

the system generates profit under the current policies and market conditions and, therefore, is said to be competitive. Likewise, if πe is positive, the system is able to generate profit without subsidies or without restrictions from taxes, and therefore, it is said to have comparative advantage. If a system includes subsidies to inputs or pays labor at prices lower than those determined by an efficient labor market,

Ingresos totales (R)

Costos de producciónGanancia neta

(π)Insumos comerciables

e indirectamente comerciables (TI)

Factores internos

(DF)Precios privados (actual) Rp TIp DFp πpPrecios privados (no sostenible) λRpn λTIpn λDFpn λπpn

Precios privados (sostenible) λRps λTIps λDFps λπpsPrecios económicos (actual) Re TIe DFe πe

Precios económicos (no sostenible) λRen λTIen λDFen λπenPrecios económicos (sostenible) λRes λTIes λDFes λπesDivergencias (actual) Rdt TIdt DFdt πdtDivergencias (no sostenible) λRdtn λTIdtn λDFdtn λπdtnDivergencias (sostenible) λRdts λTIdts λDFdts λπdts

Cuadro 1. Matriz de análisis de política ampliada.Table 1. Extended policy analysis matrix.

Fuente: Monke y Pearson, 1989; Kydd et al., 1997; Pearson et al., 2003.


si πp es positiva el sistema genera ganancia bajo las políticas actuales y condiciones del mercado y por lo tanto se dice que es competitivo.

De igual forma, si πe es positiva el sistema es capaz de generar utilidad sin contar con subsidios o siendo restringido por impuestos, por lo tanto se dice que el sistema es eficiente. Si un sistema cuenta con subsidio en los insumos, o paga en mano de obra precios más bajos de los determinados por un mercado de mano de obra eficiente, el sistema puede ser competitivo, pero no puede ser eficiente o contar con ventaja comparativa. Por su parte λπpn y λπen registra las ganancias o pérdidas de los sistemas de producción no sostenibles, mientras que λπps y λπes las de los sistemas sostenibles, valuados tanto a precios de mercado como de eficiencia económica.

A fin de hacer comparaciones entre los sistemas de producción, los cuales pueden ser diferentes en las proporciones relativas en el uso de sus insumos, con los registros obtenidos en la MAPA se obtienen indicadores de competitividad o rentabilidad y de eficiencia o ventaja comparativa. El indicador de rentabilidad privada (incluyendo tierra) es la relación del costo privado (RCP), también denominado relación de competitividad. La RCP mide la proporción del costo de los factores internos con relación al valor agregado y se determina como la relación del valor de los factores internos a la diferencia entre el ingreso menos los insumos comerciables e indirectamente comerciables:

1)

Donde: DFp son los factores internos; Rp y TIp son los ingresos y los insumos comerciables e indirectamente comerciables, todos valuados a precios privados. La diferencia entre Rp y TIp es el valor agregado. Si la relación es mayor a uno (RCP>1), significa que los sistemas estudiados usan más valor de los factores internos que el valor agregado o riqueza creada, por lo tanto el sistema no es rentable. El cultivo no es redituable para el productor, en función de los precios pagados y recibidos. En cambio, si RCP<1, el sistema es rentable o competitivo, éste obtiene ganancias extraordinarias; por lo tanto los sistemas de producción más rentables son aquellos que tienen una RCP lo más cercana a cero.

La relación del costo de los recursos internos (CRI) provee una medida de eficiencia o nivel de ventaja comparativa lograda por los sistemas de producción. Ésta es una relación similar a la de competitividad pero calculada a precios de eficiencia económica, la que obtiene de la siguiente forma:

the system can be competitive, but not efficient nor have a comparative advantage. Furthermore, λπpu and λπeu show profits or losses of unsustainable production systems, while λπps and λπes return those of sustainable systems, valuated at both private and economic efficiency prices.

The registers of EPAM also allow comparison of production systems, which can be different in the relative proportions of the inputs they use, using indicators generated with information from the EPAM, competitiveness or profitability and efficiency or comparative advantage indicators are obtained. The private cost ratio (PCR), also denominated competitiveness ratio, is the indicator of private profitability (including land) and, therefore, of internal competitiveness. PCR is determined as the ratio of domestic factors to the difference between revenue minus tradable and indirectly tradable inputs:

1)

Where: DFp are the internal factors; Rp and TIp are incomes and tradable inputs and indirectly tradable, all valued at private prices. The difference between Rp and TIp is the aggregated value. If the ratio is greater than one (PCR>1), then the domestic factor costs is greater than the value added or created wealth, and therefore, the system is not profitable. The crop is not profitable for the producer in function of prices paid and prices received. If PCR<1, the system is profitable, earns extraordinary profits. Thus, the most profitable production systems are those with a PCR closest to zero.

The domestic resource cost ratio (DRC) provides a measure of the level of comparative advantage achieved by the production systems studied. A similar relationship is calculated at economic efficiency prices as followed:

2)

Where: Re, TIe and DFe are the incomes, tradable inputs and indirectly tradable and the internal factors valued at economic prices. If DRC>1, the system does not have comparative advantage; thus if DRC<1, the system has comparative advantage and is said to be economically efficient. The empirical analysis of comparative advantage determines whether certain productive activities will be competitive, in the medium term in different regions of the country, with equivalent products on the world market.

DFpRCP= Rp - TIp

DFpRCP= Rp - TIp

DFeDRC= Re - TIe


2)

Donde: Re, TIe y DFe son los ingresos, los insumos comerciables e indirectamente comerciables y los factores internos valuados a precios económicos. Si CRI>1, el sistema de producción no es eficiente o no tiene ventaja comparativa. Por lo tanto, si CRI<1 el sistema tiene ventaja comparativa y se dice que éste es económicamente eficiente. El análisis empírico de la ventaja comparativa determina bajo el supuesto de eliminación de subsidios o impuestos gubernamentales y distorsiones de mercado, si ciertas actividades productivas serán competitivas en el mediano plazo en diferentes regiones del país, con los productos equivalentes comercializados en los mercados internacionales. La principal limitación de la MAPA es su incapacidad para calcular como los sistemas de producción se expanden o contraen ante cambios en los precios. Aunque su estructura permite simular cambios y evaluar otros escenarios.

Impacto ambiental: escenarios no sostenible y sostenible

El escenario no sostenible se planteó considerando el régimen hídrico de los sistemas de producción, para riego se asumió que de continuar con prácticas en el uso del agua y sistemas de riego ineficientes se reducirá la disponibilidad de agua, lo que impactará en su productividad. En los sistemas bajo el régimen hídrico de temporal, se consideró el impacto en la productividad de la disminución de la capacidad del suelo de almacenamiento de agua (Echavarría-Cháirez et al., 2009).

Así, el impacto ambiental de los sistemas de producción de frijol se consideró a través de la degradación ambiental por la pérdida de fertilidad del suelo debido a la falta de humedad, lo que se evalúa tanto a precios de mercado, como de eficiencia económica (Pearson et al., 2003). Se generaron presupuestos multianuales asumiendo un porcentaje anual de disminución en los rendimientos (Pearson et al., 2003) con un horizonte de 15 años y se consideró la inversión adicional en un pozo con 14 m más profundo (CONAGUA- GODEZAC-UAZ, 2008). Por su parte, el escenario sostenible se planteó asumiendo rendimientos de los sistemas de producción constantes en el tiempo, adquisición de sistemas de riego más eficientes y trazo de los surcos acorde a las curvas de nivel para los sistemas de temporal.

Dentro de la estructura de la MAPA, los valores de los escenarios no sostenible y sostenible se determinan descontando a valor presente (VP), tanto a precios privados

The main limitation of EPAM is its inability to calculate how the production systems expand or contract to price changes. Although its structure allows simulating changes and evaluate other scenarios.

Environmental impact: unsustainable and sustainable scenarios

The unsustainable scenario is presented assuming that the same irrigation water use practices, the aquifers will diminish and the capacity to remove salts from the soil will be reduced, generating unsustainable production systems. The systems under rainfed, considered the impact on the productivity of the decreased ability of soil water storage (Echavarria - Chairez et al., 2009).

So the environmental impact on the bean production systems was considered, through the environmental degradation by the loss of fertility from the soil due to the lack of moisture, which evaluated both, market as the economic efficiency prices (Pearson et al., 2003). Multi-year budgets were generated assuming an annual rate of decline in yields (Pearson et al., 2003) with a horizon of 15 years and considered the additional investment in a pit 14 m deeper (CNA-GODEZAC-UAZ, 2008). This scenario is posed considering the yields of systems under constant production, more efficient irrigation water application, and traces the furrows according to the contour lines for rainfed systems.

Within the structure of EPAM, the values of the unsustainable and sustainable scenarios are determined by considering present value (PV) at both private and economic prices, revenues, costs, and profits, represented by λR, λTI, λDF and λπ. Where the subscripts pn, ps, en and es refer to the valuation at private and economic prices in unsustainable and sustainable production system, respectively; the prefix λ means that the variable represents discounted revenues, costs or profits over a given period, in this case 15 years.

The divergences attributed to the adoption of sustainable systems are calculated by difference in profits: unsustainable system (without project) minus sustainable system (with project) (Pearson et al., 2003).

These information flows can be evaluated by applying the internal rate of return (IRR) and measuring the benefits of adopting these sustainable production systems (Kydd et al., 1997; Pearson et al., 2003):

DFeCRI= Re - TIe


como a precios económicos, los ingresos, costos y ganancias, representados por λR, λTI, λDF y λπ. Donde, los subíndices pn, ps, en y es, refieren a la valuación a precios privados y económicos en sistemas de producción no sostenibles y sostenibles respectivamente; y el prefijo λ significa que la variable representa ingresos, costos o ganancias descontados a un periodo determinado, para este caso 15 años.

Las divergencias atribuidas a la adopción de sistemas sostenibles se calculan por diferencia de ganancias: sistema no sostenible (sin proyecto) menos sistema sostenible (con proyecto) (Pearson et al., 2003). Los flujos de información pueden ser evaluados aplicando la tasa interna de retorno (TIR) y medir los beneficios de adoptar sistemas de producción sostenibles (Kydd et al., 1997; Pearson et al., 2003):

λπp= λπps - λπpn; 3)

λπe= λπes - λπen; 4)

Donde: λπp y λπeson las divergencias por la adopción de prácticas agrícolas sostenibles valuadas a precios de mercado (p) y de eficiencia económica (e), λπps y λπpn y λπen son los beneficios netos por aplicar prácticas agrícolas sostenibles (s) y no sostenibles (ns), también valuados a precios de mercado (p) y de eficiencia económica (e).

Selección de los sistemas de producción y fuentes de información

Los sistemas de producción estudiados son los representativos de los Distritos de Desarrollo Rural (DDR) en donde históricamente se ha reportado la mayor producción de frijol en el estado: Zacatecas, Fresnillo, Río Grande y Ojocaliente. En estos se cultiva 99% del frijol producido en el estado (SIAP-SAGARPA, 2009). Los coeficientes técnicos se obtuvieron a través de un cuestionario aplicado a los técnicos de los DDR de febrero a abril de 2010. La unidad de análisis fue una hectárea del cultivo en el año agrícola 2009. Para validar los coeficientes técnicos, durante agosto y septiembre de 2010, se aplicó un cuestionario a una muestra estratificada de productores, con un nivel de confianza de 0.95. La estratificación se realizó de acuerdo al número de productores, superficie cultivada y el régimen hídrico (Reyes-Osorio et al., 1979). El tamaño de la muestra fue de 53: Zacatecas (16), Fresnillo (12), Río Grande (16) y Ojocaliente (9).

λπp= λπps - λπpn; 3)

λπe= λπes - λπen; 4)

Where: λπp and λπe are the divergences by the adoption of sustainable agricultural practices valued at market prices (p) and the economic efficiency (e), λπps and λπpn and λπes – λπen are the net benefits for applying sustainable agricultural practices (s) and unsustainable (ns), also valued at market prices (p) and economic efficiency (e).

Selection of production systems and sources of information

The production systems studied are the representatives from the Rural District Development (RDD) where historically have been reported the greater bean production on Zacatecas, Fresnillo, Río Grande and Ojocaliente. On this is cultivated 99% of bean production in the state (SIAP-SAGARPA, 2009). The technical coefficients were obtained through a questionnaire applied to technicians of the DDR from February to April of 2010. The unit of analysis was one hectare of the crop in the crop year 2009. To validate the technical coefficients, during August and September 2010, a questionnaire was applied to a stratified sample of producers, with a confidence level of 0.95. Stratification was performed according to the number of producers, acreage and water regime (Reyes-Osorio et al., 1979). The sample size was 53: Zacatecas (16), Fresnillo (12), Río Grande (16) and Ojocaliente (9).

The private input prices, investment in machinery, irrigation and pumping equipment were obtained through suppliers. The price of beans was determined as the average price reported by producers at the farm level. The amount considered indirectly tradable inputs was determined as the capital recovery cost considering its life, 20% of acquisition cost and recovery value, nominal interest rate of 7.90% per year (rate applied by FIRA for refurbishment credit to producers received in 2009 a net annual income of up to 1 000 times the minimum wage).

The price of beans economic efficiency of tradable inputs was determined as the import parity price at farm level. The international reference for these inputs was the average price paid by producers in the United States of America (USA) in April of 2006, 2007 and


Los precios privados de insumos, inversión en maquinaria, equipo de riego y bombeo se obtuvieron a través de proveedores. El precio de frijol se determinó como el promedio del precio reportado por productores a nivel finca. El monto considerado en los insumos indirectamente comerciables se determinó como el costo de recuperación del capital considerando su vida útil, 20% del costo de adquisición como valor de rescate, tasa de interés nominal de 7.90% anual (tasa aplicada por FIRA a créditos refaccionarios a productores que recibieron en 2009 un ingreso neto anual de hasta 1 000 veces el salario mínimo).

El precio de eficiencia económica del frijol e insumos comerciables se determinó como el precio de paridad de importación a nivel finca. La referencia internacional para estos insumos fue el precio promedio pagado por los productores de los Estados Unidos de América (EE.UU) en el mes de abril de los años 2006, 2007 y 2008. En el caso de la mano de obra, labores mecanizadas, sueldos administrativos, seguro agrícola y seguridad social, se asumió que el precio de eficiencia económica es el mismo que el de mercado. La renta de la tierra se determinó como su costo de oportunidad. Para el crédito de avío y refaccionario se consideró el costo de oportunidad económico del capital con una tasa de interés real del 10% y 12% (Monke y Pearson, 1989) y una tasa de inflación acumulada de 3.57% (BANXICO, 2010) para 2009. De esta manera, la tasa de interés de avío nominal usada en el análisis a precios de mercado (6.28%) se ajustó a 13.92% anual en el análisis económico; y la de crédito refaccionario pasa de 7.90% a 15.99% anual. El precio subsidiado de $ 0.42 kwh de la tarifa eléctrica 9- CU para 2009 (CFE, 2007) se ajustó a su costo real, $ 1.50 kwh (Fernández, 2009).


En la situación actual, los sistemas de producción TCS en Zacatecas, BCF y TCS en Ojocaliente reportan una Relación del Costo Privado (RCP) mayor que la unidad (Cuadro 2), esto implica que el valor agregado que generan las tecnologías no fue suficiente para cubrir el pago del uso de los factores internos. La superficie con estos sistemas de producción representa 31% (345 157 ha) de la cultivada en el ciclo agrícola 2009. Por otra parte, 69% fue cultivado con tecnologías competitivas, generando ganancias al productor. Esta última superficie 46% superior a la reportada como competitiva por Padilla-Bernal (1997) en 1994 (236 500 ha).

2008. In the case of labor, mechanized work, administrative salaries, crop insurance and social security, it was assumed that the price of economic efficiency is the same as the market. The land rent is determined as its opportunity cost.

To the credit of accoutrement and refurbishment was considered the economic opportunity cost of capital with a real interest rate of 10% and 12% (Monke and Pearson, 1989) and a cumulative inflation rate of 3.57% (BANXICO, 2010) for 2009. Thus, the interest rate of nominal accoutrement used in the analysis at market prices (6.28%) was adjusted to 13.92% per year in economic analysis, and refurbishment credit goes from 7.90% to 15.99% annually. The subsidized price of $ 0.42 kwh electricity tariff 9 - CU 2009 (CFE, 2007) was adjusted to its actual cost, $ 1.50 kwh (Fernández, 2009).


In the current situation, TCS production systems in Zacatecas, BCF and TCS in Ojocaliente report a Private Cost Ratio (PCR) greater than unit (Table 2), this implies that the value added generated by the technology was not enough to cover the payment of the use of internal factors. The surface of these production systems is 31% (345 157 ha) of cultivation in the agricultural cycle 2009. Moreover, 69% were grown with competing technologies, generating profits to the producer. Latter surface 46% higher than reported as competitive Padilla-Bernal (1997) in 1994 (236 500 ha).

It should be noted that producers in quantifying income from beans crops, generally do not consider the land rent and the cost of family labor, especially in subsistence production in the absence of this income and support from Procampo support would be very difficult to explain the survival of producers in rainfed areas of low and irregular rainfall. It is noted that, except in the case of rainfed in the DDR of Ojocaliente, the income received by Procampo can cover financial losses that farmers have in growing beans (Table 3).

In regard to the relationship Cost of Internal Resources (DRC) in the current situation, considering an extreme scenario linking the short-term total to international markets, elimination of subsidies to domestic factors and price distortions and in the exchange rate, 57% (288 003 ha) of the studied surface was cultivated with efficient


Debe señalarse que los productores al cuantificar los ingresos provenientes del cultivo del frijol, generalmente no consideran la renta de la tierra y el costo del trabajo familiar, sobre todo en la producción de autoconsumo, en ausencia de estos ingresos y los apoyos del Procampo sería muy difícil explicar la supervivencia de los productores en las áreas de temporal de precipitación pluvial escasa e irregular. Se observa que, con excepción del caso de temporal en el DDR de Ojocaliente, el ingreso recibido por el Procampo permite cubrir las pérdidas financieras que los productores tienen en el cultivo del frijol (Cuadro 3).

En lo que se refiere a la relación del Costo de los Recursos Internos (CRI), en la situación actual, considerando un escenario extremo de vinculación total en el corto plazo a los mercados internacionales, eliminación de subsidios a los factores internos y distorsiones de precios, así como en el tipo de cambio, 57% (288 003 ha) de la superficie estudiada fue cultivado con tecnologías eficientes (Cuadro 3). Esta superficie es 6% inferior a la obtenida por Padilla-Bernal (1997) (307 000 ha) para el año 1994 y 20% menor a la reportada como competitiva en 2009. Estos resultados sugieren que no obstante la política de menor intervención del Estado en la economía, en la actualidad una superficie mayor que a inicios de la década de los noventa, soporta su competitividad e ingreso de los productores con apoyos gubernamentales.

technologies (Table 3). This area is 6% lower than that obtained by Padilla-Bernal (1997) (307 000 ha) for 1994 and 20% lower than those reported as competitive in 2009. These results suggest that despite the policy of less government intervention in the economy, currently an area larger than in the early nineties, competitiveness and income supports for producers with government support.

It should be noted that this scenario is not static, so the agricultural sector's ability of Zacatecas to compete in s foreign markets can be seen as amended by changing macroeconomic variables that support, pricing and performance level of the production system. Previous studies (Padilla-Bernal, 1997) show how in the 1995 financial crisis with rising interest rates reduced the international competitiveness of bean production systems.

Net income to invest in more sustainable production systems to market prices is presented in Table 4. Except in the case of DDR Zacatecas, GCF of Fresnillo, BCF and TCS of Ojocaliente, all the other technologies studied have positive benefits resulting from higher earnings in sustainable systems than in non-sustainable. In the latter case, the IRR obtained shows that efforts to invest in sustainable systems is offset by the benefits obtained

DDR Tecnología Superficie sembrada1/ (ha)

Competitividad(RCP)

Eficiencia(CRI)

182-Zacatecas Bombeo mejorado fertilizado (BMF) 950 0.57 0.73Bombeo criollo fertilizado (BCF) 10,069 0.79 0.97Temporal criollo sin fertilizante (TCS) 85,000 1.51 1.05

183-Fresnillo Bombeo criollo fertilizado (BCF) 5,560 0.43 0.81Gravedad criolla fertilizado (GCF) 1,588 0.31 0.36Temporal criollo fertilizado eficiente (TCFE) 12,675 0.49 0.91Temporal criollo sin fertilizante limitado (TCSL) 52,438 0.78 1.61

186-Río Grande Bombeo mejorado fertilizado (BMF) 1,279 0.33 0.62Temporal mejorado fertilizado (TMF) 64,309 0.34 0.44Temporal criollo fertilizado (TCF) 191,573 0.46 0.62

188-Ojocaliente Bombeo mejorado fertilizado (BMF) 4,716 0.75 1.12Bombeo criollo fertilizado (BCF) 248 1.52 2.17

Temporal criollo sin fertilizante (TCS)2/71,966

Total 502,371

Cuadro 2. Indicadores de competitividad y eficiencia económica de los sistemas de producción de frijol (situación actual primavera-verano, 2009).

Table 2. Competitiveness and economic efficiency indicators of bean production systems (actual situation spring- summer, 2009).

Nota: 1/ Superficie reportada en los DDR. 2/Valor agregado negativo a precios privados y de eficiencia económica. Fuente: elaboración propia con base en el trabajo de campo.


Debe señalarse que este escenario no es estático, por lo que la capacidad del sector agrícola zacatecano para competir en los mercados externos se puede ver modificada al cambiar las variables macroeconómicas que lo sustentan, los precios y el nivel de rendimiento por sistema de producción. Trabajos previos (Padilla-Bernal, 1997) muestran como en la crisis financiera de 1995 con el aumento en la tasa de interés disminuyeron la competitividad internacional de los sistemas de producción de frijol.

El beneficio neto por invertir en sistemas de producción más sostenibles a precios de mercado se presenta en el Cuadro 4. Exceptuando el caso del DDR de Zacatecas, GCF de Fresnillo, BCF y TCS de Ojocaliente, todos las otras tecnologías estudiadas presentan beneficios positivos, resultado de ganancias mayores en los sistemas sostenibles que en los no sostenibles. En este último caso, las TIR obtenida muestra que los esfuerzos de invertir en sistemas sostenibles son compensados por los beneficios obtenidos (Cuadro 4). Se recuerda que en el escenario sostenible no se considera ningún aumento en la productividad por el uso más eficiente del agua en el riego y la conservación de la humedad en el suelo. A precios de eficiencia económica todos los indicadores con ganancias positivas mejoran.

(Table 4). It is recalled that in the sustainable scenario is not considered any increase in productivity by more efficient use of irrigation water and the conservation of soil moisture. A price of economic efficiency, all indicators with positive earnings improve.

In regard to PCR and the IRR of sustainable and unsustainable scenarios (Table 5), is observed that these are smaller in the sustainable than in unsustainable scenario. In the first scenario, the values of rainfed technologies indicators are similar to those of the current situation and in irrigation are lower, which implies that the adoption of sustainable production systems avoid or reduce the deterioration of the current scheme of competitiveness and efficiency.

Conclusions

Except for the TCS technologies from the DDR of Zacatecas, BCF and TCS of Ojocaliente all production systems shown to be competitive in the current situation, this is the producers received extraordinary profits. Competitive production systems covered 69% of the area planted with beans in 2009.

Estratos de Procampo2/ Ganancia promedio

precios eficiencia económica ($ ha-1)

DDRGanancia e ingreso neto promedio por régimen

hídrico1/

“Cuota Alianza” Hasta 5 ha ($ ha-1)3/

“Cuota preferente” 5< ha ≤8 ($ ha-1)3/

“Cuota normal” > 8 ha ($ ha-1)3/

1 300 1 160 963182-Zacatecas Ganancia riego 2 672 2 672 2 672 660

Ingreso neto total riego 3 972 3 832 3 635Ganancia temporal -928 -928 -928 -131Ingreso neto total temporal 372 232 35

183-Fresnillo Ganancia riego 11 347 11 347 11 347 4 652Ingreso neto total riego 12 647 12 507 12 310Ganancia temporal 1 148 1 148 1 148 -910Ingreso neto total temporal 2 448 2 308 2 111

186-Río Grande Ganancia riego 13 550 13 550 13 550 5 823Ingreso neto total riego 14 850 14 710 14 513Ganancia temporal 4 005 4 005 4 005 2 371Ingreso neto total temporal 5 305 5 165 4 968

188-Ojocaliente Ganancia riego 2 536 2 536 2 536 -1 482Ingreso neto total riego 3 836 3 696 3 499Ganancia temporal -2 617 -2 617 -2 617 -3 251Ingreso neto total temporal -1 317 -1 457 -1 654

Cuadro 3. Ganancia e ingreso neto total promedio por hectárea en frijol (primavera- verano, 2009).Table 3. Profit and net income per hectare average total bean (spring-summer 2009).

Nota: 1/ Promedio ponderado por superficie reportada por tecnología (incluye renta de la tierra). 2/ Los estratos se determinan de acuerdo a lo estipulado en las Reglas de Operación de Procampo (DOF, 2009). 3/ Valuado a precios de mercado. Fuente: elaboración propia con base en trabajo de campo y SAGARPA-ASERCA (2009).


En lo que se refiere a la RCP y al CRI de los escenarios no sostenible y sostenible (Cuadro 5), se observa que éstos son menores en el escenario sostenible que en el no sostenible. En el primer escenario, los valores de los indicadores de las tecnologías de temporal son semejantes a los de la situación actual y en las de riego son menores, lo que implica que la adopción de sistemas de producción sostenible evita o reduce el deterioro del esquema actual de competitividad y eficiencia.

The income generated by the Procampo allowed covering the financial losses of the producers, except in the case of rainfed in Ojocaliente.

Cultivated production systems with competing technologies also proved to be economically efficient, except TCSL Fresnillo and Ojocaliente BMF. Under the assumption of government support elimination and market distortions of

DDR Tecnología

Inversión (1 ha)Beneficio

VPN ($ ha-1)Beneficio/Costo

multi periodoTasa Interna Retorno (%)Sistema de riego

($ ha-1)1/ Trazo curva de nivel ($ ha-1)

182-Zacatecas BMF 17 517 16 284 0.93 6.7BCF 17 517 15 368 0.88 5.9TCS 1 200 -752 -0.63

183-Fresnillo BCF 17 517 22 911 1.31 12.2GCF 12 169 5 606 0.46TCFE 1 200 3 088 2.57 20.7TCSL 1 200 1 809 1.51 13.0

186-Río Grande BMF 17 517 18 271 1.04 8.6TMF 1 200 4 027 3.36 25.2TCF 1 200 2 953 2.46 20.0

188-Ojocaliente BMF 17 517 18 314 1.05 8.6BCF 17 517 -39 042 -2.23TCS 1 200 -45 797 -38.16

Cuadro 4. Valor presente neto, tasa interna de retorno y beneficio costo por invertir en sistemas de producción de frijol sostenibles.

Table 4. Net present value, internal rate of return and benefit cost for investing in sustainable bean production systems.

Notas: 1/ Sistema de riego por goteo. Fuente: elaboración propia con base en el trabajo de campo.

Escenario no sostenible Escenario sostenibleDDR Tecnología Competitividad

(RCP)Eficiencia

(CRI)Competitividad

(RCP)Eficiencia

(CRI)182-Zacatecas BMF 0.59 0.78 0.51 0.58

BCF 0.81 1.07 0.69 0.74TCS 1.58 1.18 1.51 1.05

183-Fresnillo BCF 0.45 0.92 0.38 0.60GCF 0.31 0.38 0.30 0.36TCFE 0.53 1.04 0.49 0.91TCSL 0.83 1.85 0.78 1.61

186-Río Grande BMF 0.34 0.68 0.30 0.47TMF 0.36 0.48 0.34 0.44TCF 0.49 0.68 0.46 0.62

188-Ojocaliente BMF 0.78 1.25 0.65 0.82BCF 1.61 2.55 1.17 1.33TCS1/

Cuadro 5. Indicadores de competitividad y eficiencia de los sistemas de producción de frijol. Escenarios no sostenible y sostenible.

Table 5. Competitiveness and economic efficiency indicators of beans production systems, sustainable and unsustainable scenarios.

1/Valor agregado negativo a precios privados y de eficiencia económica. Fuente: elaboración propia con base en el trabajo de campo.


Conclusiones

Con excepción de las tecnologías TCS del DDR de Zacatecas, BCF y TCS de Ojocaliente todos los sistemas de producción mostraron ser competitivos en la situación actual, esto es los productores recibieron ganancias extraordinarias. Los sistemas de producción competitivos cubrieron 69% de la superficie cultivada con frijol en 2009. El ingreso generado por el Procampo permitió cubrir las pérdidas financieras de los productores, salvo en el caso de temporal en Ojocaliente.

Los sistemas de producción cultivados con tecnologías competitivas también resultaron ser económicamente eficientes, exceptuando el TCSL de Fresnillo y BMF de Ojocaliente. Bajo el supuesto de eliminación de apoyos gubernamentales y distorsiones de mercado la producción de frijol en 57% de la superficie cultivada de frijol podría ser competitiva en los mercados internacionales. Los resultados revelan que gran parte de las ganancias de los productores están sustentadas en transferencias de política.

El escenario que se presenta no es estático, la capacidad para competir externamente del subsector frijol sin o con mínimas distorsiones de política gubernamental puede ser reforzada o debilitada por cambios en las condiciones económicas y tecnológicas de las unidades de producción, así como por variaciones en los precios internacionales de productos e insumos comerciables y en los costos de oportunidad de los factores internos.

La adopción de prácticas que permitan hacer un uso más eficiente del agua en el riego agrícola, la conservación de la humedad y del suelo de los sistemas de producción de frijol coadyuvaría a la protección del ambiente reduciendo el deterioro del esquema actual de competitividad y eficiencia.

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bean production in 57% of the bean acreage could be competitive in international markets. The results reveal that much of the profits of producers are supported by policy transfers.

The scenario presented is not static, the ability to compete externally in the bean subsector without or with minimal distortion of government policy can be strengthened or weakened by changes in economic and technological conditions of production units, as well as variations in international prices of tradable outputs and inputs and opportunity costs of domestic factors.

The adoption of practices that allow a more efficient use of water in agricultural irrigation, moisture and soil conservation of bean production systems would help to protect the environment by reducing the deterioration of the current scheme of competitiveness and efficiency.

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Sustratos orgánicos en la producción de chile pimiento morrón*

Organic substrates in the production of sweet pepper

Manuel Fortis-Hernández1, Pablo Preciado-Rangel1§, José Luis García-Hernández2, Agustín Navarro Bravo3, Jacob Antonio-González4 y José Miguel Omaña Silvestre5

1Instituto Tecnológico de Torreón (ITT)-DEPI. Carretera Torreón-San Pedro, km 7.5. Ejido Anna, Torreón, Coahuila, México. C. P. 27190. Tel. 01 871 7507198, ([email protected]); ([email protected]). 2Facultad de Agricultura y Zootecnia (FAZ). Universidad Juárez del Estado de Durango (UJED). Carretera Gómez Palacio-Tlahualilo, km 28.5. Gómez Palacio, Durango. Tel. 01 871 7118918. ([email protected]). 3Campo Experimental Valle de México-CENEMA, INIFAP. Carretera Los Reyes-Lechería, km 18.5. A. P. 10. C. P. 56230. Chapingo, Texcoco, Estado de México. Tel. y Fax. 01 595 92 12681. ([email protected]). 4Dirección General de Educación Tecnológica Agropecuaria. (DGETA- BEDR 122). Nezahualcóyotl Número 110 Palacio Municipal, Colonia Centro Texcoco Estado de México. Tel. 5951065738. ([email protected]). 5Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco, km. 36.5. 56230. Montecillo, Texcoco, Estado de México. Tel. 58045900, 58045900. Ext. 1829. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].



Resumen

El presente trabajo pretende aportar información sobre el uso de sustratos orgánicos elaborados a partir de estiércol bovino tratado para la producción de chile pimiento morrón. El trabajo se realizó en Invernadero durante en 2010-2011 en el Instituto Tecnológico de Torreón (ITT), Torreón, Coahuila. El diseño experimental fue bloques completamente al azar; considerando cuatro tratamientos con diez repeticiones: T1 =VermicompostA + Arena; T2 = Biocompost + Arena; T3 =VermicompostB + Arena y T4 = Arena (Testigo; Solución Steiner). Las mezclas de sustratos se formularon en base a volumen, guardando una proporción de 1:1 (v/v) utilizando bolsas de polietileno negro de 10 kg de peso. El material genético fue el hibrido Calider de fruto amarillo tipo blocky; el experimento se estableció en los años 2010-2011. Las variables evaluadas fueron altura de planta, rendimiento y calidad de fruto, solidos solubles, pH, CE, MO, Nitratos y Amonio. Los resultados indicaron respuesta significativa destacando CE, pH, MO, nitratos, amonio y rendimiento; siendo el tratamiento testigo el que reporto mayor rendimiento (6.93 kg mg-2), seguido de vermicompost2 (5.24 kg m-2) y vermicompostA (4.95 kg

Abstract

The present work pretends to give information about the use of organic substrates made from bovine manure treated for the production of sweet peppers. The research was made in a green house from 2010-2011 at the Instituto Tecnológico de Torreon (ITT), in Torreon, Coahuila. It was randomized blocks design; considering four treatments with then replications: T1= VermicompostA + Sand; T2= Biocompost + Sand; T3= VermicompostB + Sand and T4= Sand (check; Steiner solution). The substrates mixtures were formulated based on volume, keeping a proportion of 1:1 (v/v), using black polyethylene bags of 10 Kg weight. The genetic material used was the hybrid Calider of yellow fruit blocky type; the experiment was established en 2010-2011. The evaluated variables were plant height, yield and fruit quality, soluble solids, pH, EC, OM, nitrates and ammonium. The results showed a significant response, emphasizing on EC, pH, OM, nitrates, ammonium and yield; being the check treatment with the higher yield (6.93 kg mg-2), followed by vermicompost2 (5.24 kg m-2) and vermicompostA (4.95 kg m-2). The content of nitrates was higher in Biocompost with 540.51

Manuel Fortis-Hernández et al.1204 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

m-2). El contenido de nitratos fue mayor en Biocompost con 540.51 mg kg-1, seguido de vermicompostB con 350.47 mg kg-1. De manera general los sustratos orgánicos evaluados presentaron características químicas ideales de un buen sustrato; CE baja, alto contenido de MO, pH entre 7 y 8; y alto contenido de nitratos y amonio.

Palabras clave: Capsicum annum L., amonio, invernadero, nitratos.

Introducción

Actualmente los consumidores están más interesados en el origen de los productos, de cómo fueron cultivados o si son seguros para comerse, así como del contenido nutricional enfatizando su preocupación por la posible contaminación con agroquímicos, especialmente por los de consumo en fresco (Winter and Sarah, 2006). Por lo que es necesario encontrar sistemas de producción apegados lo más cercano posible a lo no aplicación de agroquímicos, siendo uno de los caminos la agricultura orgánica (Álvarez et al., 2005). Esta se define de forma general como un método agrícola en el que no se utilizan fertilizantes ni plaguicidas sintéticos (Sinha, 2008).

En relación a la fertilización de los cultivos, esta tradicionalmente se ha lleva a cabo con fuentes inorgánicas debido a su mayor solubilidad, sin embargo, éstos pueden originar un daño a la salud humana, además de incrementar los costos de producción de los cultivos. Hoy en día existe un creciente interés por utilizar fuentes orgánicas para abonar los suelos, en un intento de regresar los sistemas naturales a la producción orgánica. En las últimas décadas se ha retomado la importancia en el uso de abonos orgánicos debido al incremento de los costos de los fertilizantes químicos y al desequilibrio ambiental que estos ocasionan, además de la necesidad de preservar la materia orgánica en los sistemas agrícolas, aspecto fundamental relacionado a la sostenibilidad y productividad de la agricultura (Ramírez, 2005).

Una alternativa en la Comarca Lagunera para producir hortalizas en invernadero sería crear sustratos a partir de estiércol composteado en combinación con arena o perlita, materiales presentes en la región.El sustrato u abono orgánico es un producto natural resultante de la descomposición de materiales de origen vegetal, animal o mixto, que tiene la capacidad de mejorar la fertilidad del suelo y por ende la

mg Kg-1, followed by vermicompostB with 350.47 mg Kg-1. However the evaluated organic substrates showed an ideal chemical characteristic of a good substrate; low CE, high content of MO, pH between 7 and 8; a high content of nitrates and ammonium.

Key words: Capsicum annum L., ammonium, green house, nitrates.

Introduction

Nowadays the consumers are more interested in the origin of the products, as how they were sown or if they are safe to be eaten, as well as their nutritional facts, concerned with a possible exposure to agrochemical products, especially in those that are consumed fresh (Winter and Sarah, 2006). It is necessary to find production systems approached to the non-application of agrochemical, being this one of the pathways to organic agriculture (Alvarez et al., 2005). Organic agriculture is generally defined as an agricultural method, in which neither fertilizers, nor synthetic pesticides are used (Sinha, 2008).

Crop fertilization, traditionally has been carried out with inorganic sources, due to, it´s higher solubility, however, these products can put at risk human health, besides increasing the costs in farming production. Nowadays there is an increasing interest in using organic sources as manure for soil, as an attempt to return to the natural systems of organic farming. In the last decades the importance of organic manures has been retaken, due to the increase of costs in chemical fertilizers and the environmental imbalance that these products cause; besides the necessity to preserve organic matter in the farming systems, is a fundamental aspect related to the sustainability and productivity of the agriculture (Ramírez, 2005).

An alternative in the Comarca Lagunera to produce vegetable in green houses would be to create substrates, from compost manure mixed with sand and perlite, materials that are present in the region. The substrate or organic manure is a natural product resulting from the decomposition of materials from plants, animals or a mixture of both, that has the capability of improving the soil fertility and hence the production and yield of crops (Raviv et al., 2005). The use of organic substrates has taken a great importance by different reasons; from

Sustratos orgánicos en la producción de chile pimiento morrón 1205

producción y productividad de los cultivos (Raviv et al., 2005). El uso de sustratos orgánicos ha cobrado gran importancia por diversas razones; desde el punto de vista económico, el uso de sustratos orgánicos (abonos y productos) se ha fomentado por la agricultura orgánica que finalmente también es una respuesta a una mejoría en las prácticas agrícolas (Nieto-Garibay et al., 2002; Márquez et al., 2008).

Los residuos orgánicos procesados por la lombriz de tierra, frecuentemente denominados vermicompost, son de tamaño fino, con alta porosidad y por ende aireación y drenaje y, a su vez, una alta capacidad de retención de agua. El vermicompost comparado con la materia prima que lo genera, tiene reducidas cantidades de sales solubles, mayor capacidad de intercambio catiónico y un elevado contenido de ácidos húmicos totales (Ndegwa y Thompson, 2000). De acuerdo a Morales et al. (2009) el pH de un sustrato se prefiere que sea ligeramente ácido (5.5-6.5) y la conductividad eléctrica que no sea mayor de 2 dS m-1. Bansal y Kapoor (2000), señalan que utilizar en la elaboración de abonos orgánicos el estiércol bovino a través de eisenia foetida contribuye a mantener una biodiversidad de organismos y se puede encontrar una buena relación carbono/nitrógeno.

La materia orgánica incorporada al suelo es la responsable de los cambios físicos que se dan en este, particularmente en la estructura, aumento de la porosidad y permeabilidad y por ende de la retención de agua. Sin embargo, los efectos de la materia orgánica sobre las propiedades físicas y biológicas de los suelos son debidas principalmente a la actividad de los organismos (fauna y microbiota) que están presentes en esta, y también a la de las poblaciones de organismos en el suelo que se ven afectadas por dicha materia orgánica (Castro et al., 2009).

La importancia de la materia orgánica en los suelos es grande, y no solo mejora las propiedades físicas y químicas de la tierra, sino también el desarrollo de los cultivos. Los aportes de materia orgánica de plantas y animales están sometidos a un continuo ataque por parte de los organismos vivos, microbios y animales, que los utilizan como fuente de energía y de materiales de recuperación frente a su propio desgaste (Julca-Otiniano et al., 2006). En este sentido, los objetivos del presente trabajo fueron evaluar mezclas en diferentes proporciones de compost y medios inertes que permitan la obtención de un sustrato orgánico de bajo costo y que permita obtener buenos rendimientos y calidad de fruto en el cultivo de chile pimiento morrón.

the economic point of view, the use of organic substrates (manure and products) has been promoted by the organic farming, which finally is an answer too to the improvement of the agricultural practices (Nieto-Garibay et al., 2002; Márquez et al., 2008).

El uso de sustratos orgánicos ha cobrado gran importancia por diversas razones; desde el punto de vista económico, el uso de sustratos orgánicos (abonos y productos) se ha fomentado por la agricultura orgánica que finalmente también es una respuesta a una mejoría en las prácticas agrícolas (Nieto-Garibay et al., 2002; Márquez et al., 2008).

The organic residues processed by earth worms, frequently denominated vermicompost, are of a thin size, with high porosity and hence aeration, drainage and with a high capacity of water retention. In comparison with vermicompost the raw material that generates it, has low quantities of soluble salts, higher capacity of cationic interchange and an increased content of total humic acids (Ndegwa y Thompson, 2000). According to Morales et al. (2009) the pH of a substratum is preferably to be lightly acid (5.5-6.5) and the electric conductivity not higher of 2 dS m-1. Bansal and Kapoor (2000) pointed out that the use of bovine manure in the elaboration of organic manures through eisenia foetida contributes to maintain a biodiversity of organisms and it can be found a good relationship of carbon/nitrogen.

The incorporated organic matter to the soil is responsible of the physical changes that are given on it, particularly in the structure, increased porosity and permeability and hence the water retention. However, the effects of the organic matter on the physical and biological properties of the soil are mainly due to the activity of organisms (fauna and micro biota) and the organism populations that are present in the soil that are being affected by such organic matter (Castro et al., 2009).

The importance of organic matter in the soil is great and not only improves the physical and chemical properties of the soil, but also the development of the crops. The contribution of the organic matter from plants and animals are subjected to a continuum attack from the living organisms, microbes and animals that utilize it as a source of energy and recuperation material to use for its own wear (Jualca-Otiniano et al., 2006). Related to this, the objectives of the present work were to evaluate the mixtures in different proportions of



Localización geográfica del sitio experimental

La Región Lagunera se localiza en la parte central de la porción norte de los Estados Unidos Mexicanos. Se encuentra ubicada en los meridianos 102° 22´ y 104° 47´ longitud oeste, y los paralelos 24° 22´ y 26° 23´ latitud norte. La altura media sobre el nivel del mar es de 1 139 m. Cuenta con una extensión montañosa y una superficie plana donde se localizan las áreas agrícolas, así como las urbanas. El trabajo se realizó en Invernadero durante los años 2010- 2011en el Instituto Tecnológico de Torreón (ITT), ubicado en el km. 7.5 de la antigua Carretera Torreón - San Pedro, Municipio de Torreón, Coahuila.

Según la clasificación de Köeppen modificado por García (1981), el clima es seco desértico o estepario cálido con lluvias en el verano e invierno frescos. La precipitación pluvial es de 258 mm y la temperatura media anual es de 22.1 °C, con rango de 38.5 °C como media máxima y 16.1 °C como media mínima. La evaporación anual media aproximadamente es de 2 396 mm. La presencia de las heladas ocurren de noviembre a marzo y rara veces en octubre y abril, mientras que la presencia de granizada se da entre mayo y junio.

Diseño experimental

El diseño experimental bajo el que se desarrolló el experimento fue el de bloques completamente al azar (Mead et al., 2003); considerando cuatro tratamientos con diez repeticiones:

Tratamientos (sustratos)

T1= VermicompostA + arena (AZL) T2= Biocompost + arena (BIO)T3= VermicompostB + arena (ITT) T4= arena (testigo)

Los cuatro tratamientos contaron con 10 repeticiones cada uno, dando como resultado un total de 40 unidades experimentales, en las que un contendedor o maceta de plástico de 10 kg de peso fue considerado una repetición.

compost and inert materials that allow obtaining an organic substrate of low cost, good yields and quality in the crop of sweet peppers.


Geographical location of the experimental site

The Lagunera Region is located in the central part of the north portion from the Estados Unidos Mexicanos. It is located in the meridians 102o 22´ and 104o 47´west latitude, parallels 24o 22ánd 26o 23 north latitude. The average height is 1 139 m above the sea. It counts with a large mountainous and plain surface where the farm and urban area is located. The work was made in the green house during 2010-2011 at the Instituto Tecnológico de Torreón (ITT), located at 7.5 km from the old road to Torreon- San Pedro, municipality of Torreón, Coahuila.

According to the Köeppen classification, modified by García (1981), the weather is dry desert or warm steppe with rain during the summer and fresh winters. The pluvial precipitation is 258 mm and the annual media temperature is 22.1 oC, with a range of 38.5 oC as maximum media and 16.1 oC as the minimum media. The annual evaporation media is approximately 2 396 mm. The presence of frost occur from November to March y rarely times on October and April, meanwhile the presence of hails is between May and June.

Experimental design

The experimental design under which was develop this experiment was a randomized block (Mead et al., 2003) considering four treatments with ten replications:

Treatments (substrates)

T1= VermicompostA + Sand (AZL) T2= Biocompost + Sand (BIO)T3= VermicompostB + Sand (ITT) T4= Sand (check)

The four treatments had 10 replications each one, giving as result a total of 40 experimental units, in which a plastic container or pot of 10 kg of weight was considered a replication.


Elaboración de sustratos

Las mezclas de sustratos se formularon en base a volumen, guardando una proporción de 1:1 o 50/50% (v: v), de sustrato orgánico y arena una vez hecho el cálculo, se procedió a realizar la mezcla física. Quedando las mezclas de la siguiente manera:

- VermicompostA (VA) 50% + arena (Ar) 50% (1:1, v:v)- Biocompost (Bio) 50% + arena (Ar) 50% (1:1, v:v)- VermicompostB (VB) 50% + arena (Ar) 50% (1:1, v:v) - Arena (Ar) 100% (testigo: con solución Steiner)

El contenido nutrimental de los sustratos se muestra en el Cuadro 1.

Preparación de los contenedores

Las macetas usadas para el experimento fueron lavadas con una solución de agua con cloro, y posteriormente enjuagadas para evitar la contaminación del sustrato.

Substrate elaboration

The mixtures of substrates were formulated based on volume, keeping a proportion of 1:1 or 50/50% (v:v) of organic substrate and sand; once the calculations were made, it proceeded to make the physical mixture. The following mixture was obtained:

- VermicompostA (VA) 50% + Sand (Ar) 50% (1:1, v:v)- Biocompost (Bio) 50% + Sand (Ar) 50% (1:1, v:v)- VermicompostB (VB) 50% + Sand (Ar) 50% (1:1, v:v)- Sand (Ar) 100% (check: with Steiner solution)

The nutrimental content of the substrate is shown in the table 1.

Containers preparation

The pots used for the experiment were washed with a solution of water with bleach and afterwards washed to avoid the contamination of the substrate.

Vermicompost A

Ca

(meq

/100

g)

Mg

(meq

/100

g)

Na

(meq

/100

g)

K(m

eq/1

00 g

)

N–N

O3

(mg

/kg)

P(m

g/kg

)

Fe(m

g/kg

)

Cu

(mg/

kg)

Zn(m

g/kg

)

Mn

(mg/

kg)

HC

O3

SO4

Cl

5.81 2.86 9.63 7.49 4.90 3.79 42 3.12 5.10 21.60 17.0 9.5 12.5

Biocompost (Bio)

P (%) K (%) Ca (%) Mg (%) Fe (mg/kg) Zn (mg/kg) Mn (mg/kg) Cu (mg/kg) B (mg/kg) Na (%) N total(Nt)

1.23 2.95 5.27 0.74 6050 356 540 211 128 0.59 1.73

Vermicompost B

Ca

(meq

/100

g)

Mg

(meq

/100

g)

Na

(meq

/100

g)

K(m

eq/1

00 g

)

N–N

O3

(mg

/kg)

P(m

g/kg

)

Fe(m

g/kg

)

Cu

(mg/

kg)

Zn(m

g/kg

)

Mn(

mg/

kg)

HC

O3

SO4

Cl

22.4 15.88 61.82 94.94 27.3 6.02 38.20 7.6 29.2 19.4 22.72 45.34 60

Cuadro 1. Contenido nutrimental de la Vermicompost A, B y biocompost.Table 1. Nutrimental content of vermicompost A, B and biocompost.


Material genético

El material genético utilizado fue el hibrido Calider, el cual es de amplia adaptación, con una maduración a los 100 días aproximadamente, resistente a PVY 0, es una planta vigorosa y con alto potencial de rendimiento, es de fruto amarillo tipo blocky.

Riegos

Los riegos se aplicaron en función de la capacidad de campo de los sustratos usados, al inicio del cultivo aplicándose 300 ml por maceta cada tercer día, posteriormente la aplicación se hizo diariamente en función del requerimiento de la planta debido a las altas temperaturas ambientales.

Fertilización química

La fertilización química para el tratamiento de arena fue realizada con solución nutritiva de Steiner (1961). Contenido los siguientes elementos nutritivos: NO3

+ (12 meq/L), H2PO4

(1 meq/L), SO4 (7 meq/L), K (7 meq/L), Ca (9 meq/L), Mg (4 meq/L), Fe (2 meq/L), Mn (0.70 meq/L), Cu (0.02 meq/L), Zn (0.09 meq/L), B (0.050 meq/L) y Mo (0.05 meq/L). Siendo aplicada al 50% durante las primeras etapas fenológicas del cultivo y al 100% en producción.

Fertilización orgánica

Se aplicó un fertilizante foliar orgánico comercial llamado Microfert®. El contenido nutrimental fue: NO3

+ (537.67 mg/L), H2PO4 (56.55 mg/L), K (3393 mg/L), Ca (240 mg/L), Mg (80 mg/L), Fe (4.13 mg/L); Cu (0.02 mg/L), Zn (3.29 mg/L), Mn (2.17 mg/L) y Bo (11.58 mg/L).

Variables evaluadas:

En planta: altura de planta, unidades SPAD (determinación indirecta de clorofila), rendimiento y calidad.

En suelo: humedad aprovechable, potencial hidrógeno (pH), conductividad eléctrica (CE), compactación, materia orgánica (%), nitratos, amonio y temperatura del suelo.

Análisis estadístico

Para realizar el análisis estadístico del experimento de las variables antes mencionadas se utilizó el paquete estadístico SAS (Statistical Analysis Sistem) Versión 6.1 (SAS,

Genetic material

The genetic material used, was the hybrid Calider, which has a wide adaptation, with a maturity of approximately 100 days, resistant to PVY 0, is a vigorous plant, with a high yield potential, is a yellow fruit blocky type.

Irrigation

The irrigations were made in function of the field capacity of the used substrates, at the beginning of the crop 300 ml were applied in each pot every third day, afterwards an application was made daily in function of the plant requirements due to the high environmental temperatures.

Chemical fertilization

The chemical fertilization for the sand treatment was made with a nutritious solution of Steiner (1961). Containing the following nutrients: NO3

+ (12 meq/L), H2PO4 (1 meq/L), SO4 (7 meq/L) K (7 meq/L), Ca (9 meq/L), Mg (4 meq/L), Fe (2 meq/L), Mn (0.70 meq/L), Cu (0.02 meq/L), Zn (0.09 meq/L), B (0.050 meq/L), and Mo (0.05 meq/L); being applied at 50% during the first phenological stages of the crop and at 100% during the ripening.

Organic fertilization

It was applied an organic foliar fertilizer from a commercial brand named Microfert®. The nutrimental content was: NO3

+ (537.67 mg/L), H2PO4 (56.55 mg/L), K (3393 mg/L), Ca (240 mg/L), Mg (80 mg/L), Fe (4.13 mg/L); Cu (0.02 mg/L), Zn (3.29 mg/L), Mn (2.17 mg/L), and Bo (11.58 mg/L).

Evaluated variables:

In the plant: plant height, SPAD units (an indirect determination of chlorophyll), yield and quality.

In soil: available moisture, potential hydrogen (pH), electric conductivity (EC), compaction of organic matter (%), nitrates, ammonium and soil temperature.


To realize the statistical analysis of the experiment of the variables mentioned before, it was used the statistical package SAS (Statistical Analysis System) Version 6.1 (SAS, 1999).


1999). Utilizando los procedimientos de ANOVA y para la comparación de medias la prueba utilizada fue diferencia mínima significativa (DMS) al 5% de significancia con p≤ 0.05.


Variables evaluadas que presentaron significancia estadística

Conductividad eléctrica (CE)

La variable conductividad eléctrica (CE) mostró diferencia significativa (p≤ 0.05) entre sus tratamientos en el primer y segundo muestreo realizado a los 30 y 120 días después del transplante (DDT) (Cuadro 2). Los sustratos vermicompost VA y VB mostraron los valores más altos de CE (> 50 dS m-1). Con respecto a CE la literatura recomienda que sus valores no deberían exceder 3 dS m-1 (Bunt, 1988; Carter and Grieve, 2008). Nieto-Garibay et al. (2002) utilizaron una composta comercial para producción de chile la cual presentaba valores de 8.2 dSm-1; Cruz-Lázaro et al. (2010) encontraron valores de 1.68 dSm-1 en sustratos de compost y vermicompost para producción de tomate. Los valores tan altos encontrados de CE en el primer muestreo se controlaron mediante la aplicación de excedentes de agua.

Potencial hidrógeno (pH)

De acuerdo al análisis de varianza (ANOVA) para la variable pH se observó diferencia estadística significativa (p≤ 0.05) en el muestreo intermedio a los 45 DDT. El comportamiento de pH fue mayor en el sustrato biocompost (8.2). A pesar de que la mayoría de los componentes orgánicos de estesustrato son ácidos no permitieron tener un pH adecuado al cultivo (Cuadro 2). El tratamiento testigo presento el valor de 7.3, este tratamiento fue fertilizado con la solución nutritiva de Steiner lo que permitió tener un pH cercano al óptimo para el cultivo.

Using the ANOVA procedures and for the media comparison, was used the Least Significant Difference (LSD) to 5% of significance with p≤ 0.05.


Evaluated variables that presented an statistical significance

Electric conductivity (EC)

The electric conductivity (EC) variable showed a significant difference (p≤ 0.05) among their treatments in the first and second sampling made at 30 and 120 days after the transplantation (DAT) (Table 2). The substrates of vermicompost VA and VB showed the higher values of EC (>50 dS m-1). Literature recommends that EC should not exceed values of 3 dS m-1 (Bunt, 1998; Carter and Grieve 2008). Nieto-Garibay et al. (2002) used a commercial compost to produce pepper in wich showed values of 8.2 dSm-1; Cruz-Lazaro et al. (2010) found values of 1.68 dSm-1 for EC in substrates compost and vermicompost to produce tomato. The high values found for EC in the first sampling were controlled with the application of a water excess.

Potential hydrogen (pH)

According the variance of analysis (ANOVA) for the pH variable, it was observed a significant statistical difference (p≤ 0.05) in the intermediate sampling at 45 DAT. The behaviour of pH was higher in the biocompost substrate (8.2). Despite most of the organic components of this substrate are acid, wich did not allowed to have an adecuate pH for the crop (Table 2). The check showed a value of 7.3; this treatment was fertilized with the nutritious solituon of Steiner, wich allowed to have a pH close to the optimum one for the crop.

CE-Inicial CE-Final pH MO-Inicial MO-FinalVermicompostA 53.25ª 5.52b 7.9b,a 4.32b 2.98bBiocompost 42.75b 12.29ª 8.2ª 4.57ª 3.15ªVermicompostB 54.75ª 10.13ª 7.6b 3.60c 2.48cTestigo (S. Steiner) 4.9c 4.2c 7.1c 0.85d 0.27d

Cuadro 2. Comparación de medias para CE, pH y MO en dos fechas de muestreo.Table 2. Comparasion of medias for EC, pH and MO en two sampling dates.

Letras iguales en una misma columna indican que no hay diferencias estadísticas entre tratamientos por la prueba de DMS (p≤ 0.05).


Cao y Tibbitts (1994) mencionan que se han encontrado en varias especies de cultivos que los incrementos en pH promueven la absorción de amonio (NH4

+) mientras que una reducción favorece la absorción de nitratos (NO3

-). En general, un medio nutritivo con pH de 4.5 a 6.0 se estudió lo óptimo para la absorción de NO3

-, mientras que pH de 6.0 a 7.0 se considera el óptimo para el NH4

+ (Rodríguez et al., 2010).

Los valores óptimos para el pimiento morrón oscilan entre 6.5 y 7, aunque puede resistir ciertas condiciones de acidez hasta un pH de 5.5 (Soler et al., 2002). En suelos enarenados puede cultivarse con valores de pH próximos a 8. El pimiento es una especie de moderada tolerancia a la salinidad tanto del suelo como del agua de riego.

Materia orgánica (MO)

El análisis estadístico mostró alta significancia para el contenido de materia orgánica en el estrato 0- 7 cm para el primer (MO1) y segundo muestreo (MO2); distinguiéndose Biocompost con un valor de 4.57% seguido de vermicompost (VA) con un contenido de 4.32% de materia orgánica. El testigo presento el valor más bajo en ambos muestreos siendo 0.85% y 0.27%, respectivamente (Cuadro 2). Cabe resaltar que la MO descendió del primer al segundo muestreo en todos los sustratos; para el caso de biocompost disminuyó 31%. Rodríguez et al. (2010) señalan que la pérdida de la materia orgánica de los sustratos se atribuye a los compuestos orgánicos solubles en agua. Sin embargo, se puede considerar como una pequeña perdida de MO ya que las compostas se consideran materiales bioestables: ésta es una propiedad de un material orgánico de perder poco peso y conservar sus características físicas y químicas originales durante varios meses, especialmente cuando se encuentran plantas creciendo en el.

Moreno et al. (2005), encontraron valores de MO de 24.75% en vermicompost, y 17.28% en vermicompost con estiércol de cabra en sustratos orgánicos para producción de tomate. Márquez et al. (2008), encontró valores de 29.2 % en biocompost y de 10.50% en vermicompost en la producción de tomate con sustratos orgánicos. Cruz-Lázaro (2009), obtuvieron valores de 23.33% en compost elaboradas con estiércol, rastrojo de maíz, zacate y tierra negra y 11.96% en compost elaborada con estiércol bovino, rastrojo de maíz y tierra negra. En este sentido, los sustratos orgánicos evaluados presentaron contenidos bajos de materia orgánica.

Cao and Tibbitts (1994) mentioned that they have found in a few crop species that the increments in pH, promote the absorption of ammonium (NH4

+), meanwhile a reduction favors the absorption of nitrates (NO3

-). In general, a nutrient medium with a pH of 4.5 to 6.0, was studied for the optimal absorption of NO3

-, as that pH of 6.0 to 7.0 is considered the optimal for NH4

+ (Rodriguez et al., 2010).

The optimal values for sweet pepper are between 6.5 and 7, even do can resist certain conditions of acidity, up to a pH of 5.5 (Soler et al., 2002). In sandy soils it can be sown con pH values close to 8. Peppers are species of moderate tolerance to salinity, in soil and water for irrigation.

Organic matter (OM)

The statistical analysis showed a high significance for the organic matter content in the stratum from 0-7 cm for the first (OM1) and on the second sampling (OM2); the Biocompost excels with a value of 4.57%, followed by vermicompost (VA) with a content of 4.32% of organic matter. The check showed the lower value in both samplings by having 0.85 and 0.27% respectively (Table 2). It’s worth noting that the OM decreased from the first to the second sampling in all substrates; biocompost had a decrease of 31%. Rodriguez et al. (2010) says that the loss of organic matter from the substrates is attributed to the organic compounds soluble in water. However, it can be considered as a small loss of OM, since the compost is considered bio stable materials: this is a property that organic matter has, of losing some weight to conserve its original physical and chemical characteristics for several months, especially when plants are growing in it.

Moreno et al. (2005) found values of OM for vermicompost of 24.75% and 17.28% in vermicompost with goat manure in organic substrates to produce tomato. Marquez et al. (2008), found values of 29.2% in biocompost and 10.50% in vermicompost to produce tomato with organic substrates. Cruz-Lázaro (2009), obtained values of 23.33% in elaborated compost with manure, corn stubble, grass, black soil and 11.95% of the compost was made with bovine manure, corn stubble and black soil. In this sense, the evaluated organic substrates showed low contents of organic matter.


Nitrates content (N-O3-)

The nitrates content in the stratum from 0-7 cm of depth showed a high significance. The media comparison indentifies Biocompost as the one with higher content of nitrates with a value of 540.51 mg kg-1, followed by Vermicompost (VB) with 350.47 mg kg-1 (Figure 1). Ansorena (1994) mentioned that the optimal content of nitrates for a crop of pepper goes from 100 to 300 mg kg-1.

Different authors had ref lected to find an increased concetration of nitrates in soil solutions during the first vegetative stages of the crops, when no loses are being generated by leaching and the quantities consumed of N are minimum (Jackson et al., 1993; Mc Pharline et al., 1995). Authors as Julca-Otiniano et al. (2006)

Mentioned that the content of nitrogen is consumed in each phenological stage, another part is lost by leach or immovilized by the biota from the soil.

The results of the present research are coincident with the exposed before, attributing the high concentration of nitrates to the excess of N contributed by the organic substrates in relation to the consumed by the crop in its phenological stages. These high values can be explained also, mainly to the high enzimatic activity from the microorganisms, due to, aeration conditions, humidity and temperatura, that were favorable for the transformation from nitrogen to nitrates through mineralization (Raviv et al., 2005). Together with this the substrates were elaborated mainly with bovine manure.

Contenido de nitratos (N-NO3-)

El contenido de nitratos en el estrato 0-7 cm de profundidad presento alta significancia. La comparación de medias identifica a Biocomposta como el de mayor contenido de nitratos con un valor de 540.51 mg kg-1 seguido de Vermicomposta (VB) con 350.47 mg kg-1

(Figura 1). Ansorena (1994) menciona que el contenido óptimo de nitratos para el cultivo de pimiento va de 100 a 300 mg kg-1.

Diversas investigaciones han reflejado aumentos de la concentración de nitratos en la solución del suelo durante las primeras etapas vegetativas de los cultivos cuando no se producen pérdidas altas por lixiviación y las cantidades de N consumidas son mínimas (Jackson et al., 1993; Mc Pharlinet al., 1995). Autores como Julca-Otiniano et al. (2006) mencionan que el contenido de nitrógeno agregado es consumido en cada etapa fenológica, parte se pierde por lavado o es inmovilizado por la biota del suelo.

Los resultados de la presente investigación son coincidentes con lo expuesto anteriormente, atribuyendo la alta concentración de nitratos al exceso del N aportado por los sustratos orgánicos en relación a lo consumido por el cultivo en sus etapas fenológicas. Estos valores altos también pueden ser explicados debido principalmente a la alta actividad enzimática por parte de los microorganismos debido a que las condiciones de aireación, humedad y temperatura fueron favorables para la transformación del nitrógeno a nitratos mediante el proceso de mineralización (Raviv et al., 2005). Aunado a lo anterior los sustratos en mayor cantidad fueron elaborados con estiércol bovino.

Contenido de amonio (N-NH4+)

El contenido de amonio en los sustratos presento diferencias significativas en el ANOVA. Al realizar la comparación de medias con DMS, se tiene que el sustrato que mayor concentración de N-NH4

+ presentado fue vermicompostB (VB) con un valor de 227 mg kg-1; el testigo contempló el valor más bajo de amonio con 6.80 mg kg-1. Éstos valores muestran que el amonio pudo ser mineralizado en el transcurso del tiempo debido a una fuerte actividad enzimática; la movilidad del ión amonio en el sustrato es en gran medida inferior a la del nitrato; asimismo, la concentración de nitrato en el suelo es mayor que la de amonio (Adegbidi y Briggs, 2003) (Figura 1).

Figura 1. Contenido de nitratos y amonio en los sustratos evaluados para producción de chile pimiento morrón.

Figure 1. Nitrates and ammonium content in the evaluated substrates in the production of sweet pepper.

600

500

400

300

200

100

0

N-N

O3- /

N-N

H4+

Vermicompost A Biocompost Vermicompost B TestigoSustratos

a b

c a a

b

c

c

NitratosAmonio


Altura de planta (AP)

El análisis estadístico para la variable altura de planta mostro diferencias significativas (p≥ 0.05) entre los tratamientos en la lectura tomada al inicio del ciclo del cultivo (30 DDT). Los sustratos de vemicompost (VA y VB) sobresalen con la mayor altura de planta encontrada con 24 y 25 cm-1; respectivamente. Biocompost presentó la menor altura con un valor de 14 cm-1. Márquez et al. (2006) y Márquez et al. (2008), encontraron en mezclas de arena, arcilla y estiércol la mayor altura de planta en el cultivo de tomate, en comparación con otros sustratos orgánicos e inorganicos (Figura 2).

En Biocompost se encontro la menor altura de planta esto puede explicarse por las propiedades físicas de este sustrato puesto que no tuvo las caracteristicas favorables para el desarrollo del cultivo como fue: la aireación por efecto de la compactación que este sustrato presentó, al cual ademas tenía una alta CE (12 dS m-1) lo que impidió un desarrollo normal tanto de las raíces como de las plantas. Efectos similares fueron encontrados por Zobel (1995) y Magdaleno et al. (2006) al emplear sustratos en la producción de tomate de cascara. Aunque Moreno et al. (2005) mencionan que la altura de planta para el caso de tomate no varía a diferentes porcentajes de compost más arena.

Rendimiento del cultivo

El rendimiento mostró diferencias significativas entre las fechas de muestreo para los diferentes sustratos evaluados. Al realizar la comparación de medias los sustratos orgánicos

Ammonium content (N-NH4+)

The ammonium content in the substrates showed significant differences in the ANOVA. When making a comparison of medias with the LSD, it showed that the substrate with higher concentration of N-NH4

+ was vermicompostB (VB) con a value of 227 mg kg-1, the check had the lower value of ammonium with 6.80 mg kg-1. These values show that the ammonium could have been mineralized in the course of time due to, a strong enzymatic activity; the ion motion in the substrate is in fact lower than the nitrate; also, the concentration of nitrate in the soil is higher than the ammoniun (Adegbidi y Briggs, 2003) (Figure 1).

Plant height (PH)

The statistical analisys for the plant height variable, showed a significant differences (p≥ 0.05) among the treatments, in the measurement taken at the beginning of the crop cycle (30 DAT). The vermicompost substrates (VA and VB) stand above with higer height of plant found with 24 and 25 cm-1 respectively. Biocompost showed the lower height with a value of 14 cm-1. Márquez et al. (2006) and Márquez et al. (2008), found in mixtures of sand, clay and manure the highest height of plant in the tomato crop, in comparison with other organic or inorganic substrates (Figure 2).

In the biocompost was found the lower plant height, this can be explained by the physical properties of this substrate, since it did not have the favorable characteristics for the development of the crop as was: by the aeriation, effect of the compaction that the substrate showed, in which had a high EC (12 dS m-1) which prevented a normal development in roots and plants. Similar effects were found by Zobel (1995) and Magdaleno et al. (2006) when using substrates to produce husk tomato. Although Moreno et al. (2005) mentioned that the plant height for tomato does not vary in a different percentage with compost plus sand.

Crop yield

Yield showed significant differences among the sampling dates for the different evaluated substrates. When comparing the organic substrates media of vermicompost A and B, obtained yields of 4.95 and 5.24 kg m-2, respectively. The check with the Steiner solution was the best with a yield of 6.93 kg m-2 (Table 3).

Figura 2. Altura de planta en los sustratos orgánicos evaluados para producción de chile pimiento morrón.

Figure 2. Plant height in the evaluated organic substrates to produce sweet pepper.

Altu

ra (c

m-1)

30

25

20

15

10

5

0Vermicompost A Biocompost Vermicompost B Testigo

Sustratos

a a

a, b

c

CV= 24.80


vermicompost A y B, obtuvieron rendimientos de 4.95 y 5.24 kg m-2, respectivamente. El testigo con solución Steiner fue el mejor con un rendimiento de 6.93 kg m-2 (Cuadro 3).

Zúñiga-Estrada et al. (2004) produjeron en invernadero 8.0 y 16 kg m-2 de pimiento. Cruz et al. (2009) señalan que el rendimiento de chile pimiento (Capsicum annuum L.) en invernadero es 80 t ha-1 con densidades entre 9 y 10 plantas m-2. Los resultados obtenidos contrastan con los obtenidos por Subler et al. (1998) quienes encontraron que el mejor desarrollo del cultivo se da con pequeñas proporciones de vermicompost, entre 10 y 20%. Atiyeh et al. (2000) mencionan que al usar más de 20% de compost en el sustrato, hay un decremento en el rendimiento del cultivo. Márquez et al. (2008), encontraron en sustratos orgánicos con mezclas de vermicompost al 50% + arena, vermicompost + perlita al 37.5 y 50% rendimientos 9 veces mayores a los obtenidos en campo.

Probablemente factores como la lixiviación, una menor taza de mineralización, volatización, adsorción, entre otras, pueden influir para no obtener el rendimiento potencial del cultivo (Hashemimajd et al., 2004). Azarmiet al. (2008), señalan que es necesario suplementar los requerimientos de los nutrientes para inducir un mayor rendimiento en los cultivos cuando se utilizan sustratos orgánicos.

Finalmente en la Figura 3, se presentan los principales parámetros evaluados en cada sustrato. Resaltando que vermicompostA y B, fueron los mejores sustratos orgánicos ya que fueron los que se acercaron a las características químicas ideales de un buen sustrato. Es decir, CE baja, alto

Zuñiga-Estrada et al. (2004), produced in greenhouse 8.0 to 16 kg m-2 of pepper. Cruz et al. (2009) pointed that the yield of pepper (Capsicum annuum L.) in greenhouse is 80

ton ha-1 with densities between 9 and 10 plants per square meter. The obtained results differs from the ones obtained by Suble et al. (1998) who found that the best performance of the crop is given in small proportions of vermicompost, between 10 and 20%. Atiyeh et al. (2000) mentioned that the use of more than 20% of compost in the substrate, there is a decreased in the crop yield. Márquez et al. (2008) found that in organic substrates with mixtures of vermicompost to 50% + sand, vermicompost + perlite to 37.5 and 50%, had a yield 9 times higher to those obtained in the field.

Probably factors as leaching, a minor rate of mineralization, volatilization, adsorption, among others, can influence for not obtaining the potential yield of the crop (Hashemimajd et al., 2004). Azarmi et al. (2008) pointed that is necessary to supplement the requirements of nutrients to induce a higher yield in crops when using organic substrates.

Finally in Figure 3, presents the main parameters evaluated on each substrate. Highlighting that vermicompost A and B, were the best organic substrates, as they were the ones that came close to the ideal chemical characteristics of a good substrate; i.e. the low EC, the high content of OM, pH between 7 and 8, high content of nitrates and ammonium. In addition they were the substrates that reported the higher yields.

Cuadro 3. Comparación de medias para los sustratos con la prueba de DMS para las tres fechas evaluadas de rendimiento.Table 3. Media comparation for the substrates with the LSD test for three evaluated dates of yield.

F1= fecha del primer corte (90 DDT); F2= fecha del tercer corte (110 DDT); F3= fecha del cuarto corte (120 DDT); DMS= Diferencia mínima significativa (p≤ 0.05). Medias con la misma letra son estadísticamente iguales. * significativas; *** altamente significativas.

Sustrato Rendimiento SólidosF1 F2 F3 Total solubles

--- kg m-2--- °Brix

Vermicompost A 0.55c* 2.20b*** 2.20b* 4.95b*** 2.5d

Bicompost 0.35c 0.90c*** 2.80b* 4.05c*** 5.8c

VermicompostB 0.75b 2.17b*** 2.32c* 5.24b*** 9.1a

Testigo 0.95a* 2.85a*** 3.13a*** 6.93a*** 7.5b


Conclusions

The use and application of organic substrates increase the bulk of nutrients for the crops. So it increased the presence of nitrates which indicates that the N was available for the crop. These results demonstrated that the production of sweet pepper in organic substrates in greenhouse, with mixture of substrates 1:1, made, can be a viable alternative, as it generates acceptable yields.

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contenido de MO, pH entre 7 y 8, alto contenido de nitratos y amonio. Además, de que fueron los sustratos que reportaron los mayores rendimientos.

Conclusiones

El uso y la aplicación de sustratos orgánicos incrementan la carga de nutrientes para los cultivos. Asímismo, incrementaron la presencia de nitratos lo que indicaría que el N estuvo disponible para el cultivo. Estos resultados demostraron que la producción de chile pimiento morrón en sustratos orgánicos bajo invernadero, con las mezclas de sustrato 1:1 realizadas, puede ser una alternativa viable puesto que generan rendimientos aceptables.

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Vermicompost A Biocompost Vermicompost B Testigo

60

50

40

30

20

10

0

Para

met

rós q

uím

icos

del

suel

o

Sustratos

CE (dSm-1)pHMO (%)Nitratos*10 (mg kg-1)Amonio*10 (mg kg-1)

Figura 3. Parámetros evaluados en sustratos orgánicos para producción de chile pimiento morrón.

Figure 3. Evaluated parameters in the organic substrates to produce sweet pepper.


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Sistemas de manejo y comercialización de tamarindo (Tamarindus indica L.) en tres municipios de Veracruz*

Systems management and marketing of tamarind (Tamarindus indica L.) in three municipalities of Veracruz

Juan Carlos Viveros García1, Katia Angélica Figueroa Rodríguez2§, Felipe Gallardo López1, Eliseo García Pérez1, Octavio Ruiz Rosado1 y Francisco Hernández Rosas2

1Programa de Postgrado en Agroecosistemas Tropicales. Colegio de Postgraduados. Campus Veracruz. 2Programa en Negocios Agroalimentarios. Colegio de Postgraduados. Campus Córdoba, Km. 348 Carretera federal Córdoba-Veracruz, Córdoba, México. C.P. 94946. §Autora para correspondencia: [email protected].



Resumen

El tamarindo (Tamarindus indica L.) por su fácil adaptación y resistencia a la sequía forma parte de los agroecosistemas tropicales como fuente de alimento para el ganado y complemento de los ingresos de los productores agropecuarios. A nivel nacional, la dinámica de la producción de tamarindo se ha modificado, decreciendo en el sur del país y consolidándose en Jalisco. El objetivo del estudio fue identificar los sistemas de manejo y comercialización del tamarindo en los municipios de Soledad de Doblado, Manlio Fabio Altamirano y Paso de Ovejas, Veracruz y su relación con la dinámica de producción nacional. Se aplicaron dos cuestionarios en entrevistas directas a 92 productores y 37 intermediarios locales seleccionados con la técnica no probabilística de muestreo de bola de nieve durante 2008. Se identificaron tres sistemas: huertos, traspatios y cercos vivos, todos con bajos niveles de manejo. La mayoría venden el fruto en el árbol a intermediarios (52.8%), participando con 3.1% del precio final, los que realizan la venta de fruto con cáscara obtienen 21.4% y los que venden el fruto sin cáscara logró 27.8% del precio final. El productor que se apropia de más eslabones tiene mayores y mejores ingresos, de lo contrario, los mayores márgenes los adquiere el comercializador que cosecha, pela y acopia el tamarindo. Se concluye que la dinámica de desplazamiento del tamarindo en el sur del país responde a la falta de

Abstract

Tamarind (Tamarindus indica L.) for its easy adaptation and resistance to drought is part of tropical agro-ecosystems as a food source for livestock and a complementary income of farmers. Nationally, the dynamics of production of tamarind has been modified, decreasing in the south and consolidated in Jalisco. The objective of this study was to identify management systems and marketing of tamarind in the municipalities of Soledad de Doblado, Manlio Fabio Altamirano and Paso de Ovejas, Veracruz and its relation to the dynamics of domestic production. Two questionnaires were applied in direct interviews with 92 producers and 37 local intermediaries selected with probability sampling technique of snowballing in 2008. We identified three systems: orchards, backyards and hedges, all with low levels of management. Most sell the fruit on the tree to intermediaries (52.8%), participating with 3.1% of final price, which made the sale of fruit in shell obtained 21.4% and those who sell the fruit, peeled obtained 27.8% of the final price. A producer that takes over more links has higher and better incomes; otherwise, the higher margins are obtained by the retailer that harvest, peels and collect the tamarind. We conclude that the dynamics of displacement of tamarind in the South responds to the lack of development in high-tech orchard, which keeps it as a product, which provides additional income or marginal producer.

Juan Carlos Viveros García et al.1218 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

desarrollo en huertos de alta tecnología, lo que lo mantiene como un producto que provee de ingresos complementarios o marginales al productor.

Palabras clave: comercialización, traspatio, valor agregado.

Introducción

Las áreas rurales de México se caracterizan por modelos de traspatio o solares donde la composición de las especies agrícolas o pecuarias es variable y está asociada a las actividades socioeconómicas y culturales de las familias (Vieyra et al., 2004; Zamudio et al., 2004). El tamarindo (Tamarindus indica L.) ha sido ubicado como componente de dichos solares para el aprovechamiento de sus frutos o como un árbol de sombra por lo que es común encontrarlo en los traspatios de los hogares de Yucatán, Tabasco, Puebla y Oaxaca (El-Siddig et al., 2006; Vázquez, 2007; Mitra y Pathak, 2009).

El tamarindo es un cultivo de fácil adaptación, resistente a la sequía y no tolera las heladas. Es originario de África tropical, y actualmente se encuentra en 54 países (El-Siddig et al., 2006). La principal parte del árbol que se aprovecha es el fruto, cuya disponibilidad es estacional pero que puede encontrarse en el mercado todo el año, éste es utilizado para la elaboración de agua fresca desde la época de la colonia y constituye un insumo de la gastronomía nacional (Pedrero, 2008). Las hojas, flores, ramas, corteza y raíces son utilizadas como afrodisiacos y otros usos medicinales en países de África (Gustad et al., 2004). El fruto y las hojas tienen aplicación en la industria por sus cualidades como goma espesante y polisacárido (Leakey, 1999), también existe una diversidad de productos a base de tamarindo como son bebidas, polvo para preparar bebidas, tamarindo en polvo como condimento y dulces (Zhao et al., 2005). En los sistemas agroforestales y silvopastoriles las hojas se utilizan como forraje para el ganado (Boffa, 1999; Koffi y Diarrassouba, 2009), e incluso es recomendado como una especie con potencial de ornato (Seth, 2003).

Por otra parte, las explotaciones comerciales de tamarindo buscan la obtención del fruto que destinan al mercado nacional y a la exportación (CONABIO, s/f; Silva y Lucatero, 2006). Orozco (2006) reporta que en los últimos años el interés del cultivo de tamarindo se ha incrementado, por lo que se han establecido nuevas plantaciones con un

Key words: marketing, backyard, value added.

Introduction

The rural areas of Mexico are characterized by backyard or a piece of land models where the composition of agricultural or livestock species is variable and is associated with socioeconomic and cultural activities for families (Vieyra et al., 2004; Zamudio et al., 2004 ).Tamarind (Tamarindus indica L.) has been placed as a component of said backyard for the use of its fruits or as a shade tree so it is commonly found in the backyards of homes in Yucatan, Tabasco, Puebla and Oaxaca (El -Siddig et al., 2006; Vázquez, 2007; Mitra and Pathak, 2009).

Tamarind is a crop of easy adaptation, drought resistant and does not tolerate frost. Originally from tropical Africa, and is currently in 54 countries (El-Siddig et al., 2006). The main part of the tree that is used is the fruit, whose availability is seasonal but can be marketed throughout the year; it is used for making fresh water from the colonial era and is an input of the national cuisine (Pedrero, 2008). The leaves, flowers, twigs, bark and roots are used as aphrodisiac and medicinal uses in African countries (Gustad et al., 2004). The fruit and leaves can be applied in the industry for its qualities as a thickener gum and polysaccharide (Leakey, 1999) there is also a variety of tamarind-based products such as beverages, beverage, tamarind powder as a seasoning and candies (Zhao et al., 2005). In agroforestry systems the leaves are used as fodder for livestock (Boffa, 1999; Koffi and Diarrassouba, 2009) and are recommended as a species with ornamental potential (Seth, 2003).

Moreover, commercial farms seeking to obtain the tamarind fruit destined for the domestic market and export (Silva and Lucatero, 2006; CONABIO, 2010). Orozco (2006) reports that in recent years the interest in the crop of tamarind has been increased, so new plantations have been established with a higher level of technology and improvements in the management of orchards. While Daniel and Dudhade (2007) stated that the irrigated crop of tamarind can be combined with other intensive crops such as tomatoes and generate high profits to producers.

The available information on production and international trade of tamarind is scarce, with reports indicating that India is the largest producer and exporter, Thailand's

Sistemas de manejo y comercialización de tamarindo (Tamarindus indica L.) en tres municipios de Veracruz 1219

nivel de tecnificación mayor y con mejoras en el manejo de los huertos. Mientras que Daniel y Dudhade (2007), establecen que el cultivo del tamarindo bajo riego puede combinarse con otros cultivos intensivos como el tomate y generar altas ganancias a los productores.

La información disponible relativa a la producción y comercio internacional de tamarindo es escasa, con reportes que indican que India es el mayor productor y exportador, y Tailandia el mayor productor de dulces a base de tamarindo (Orozco, 2001). Según Daniel (2009), el tamarindo en India no se ha desarrollado debido al limitado uso como condimento en la comida hindú, sin alcanzar los precios de otras especias. En países como Mali, se reporta la venta de los frutos del tamarindo colectados de árboles dispersos distribuidos en la sabana y no de plantaciones comerciales como base para la preparación de bebidas (Gustad et al., 2004).

Por su parte Koffi y Diarrassouba (2009), mencionan que este árbol juega un papel importante en la alimentación y vida económica de las personas en África, pues su venta en las áreas rurales representa una parte importante de la economía de subsistencia, al ser un fruto con mejor precio de mercado que otros frutos recolectados. Runge et al. (1998), establecen que la venta de tamarindo recolectado y comercializado representaba entre 1 y 3% del ingreso de los hogares rurales. De hecho, se estima que el tamarindo junto con otros árboles no maderables podrían representar hasta 77% del valor neto de los bosques del este de India, siendo incluso más redituable dedicarse a la recolección y venta de diversos frutos estacionales que a la actividad agrícola o pecuaria (Kumar y Tewari, 2005), de ahí la importancia que tiene el estudio de dicho frutal.

La producción de tamarindo en México

El tamarindo se encuentra en 21 entidades federativas, tanto en forma silvestre como en cultivo, principalmente en las costas del Pacífico y del Golfo de México (Orozco, 2001). La superficie sembrada en 2009 fue de 8 599.43 hectáreas, de las cuales 25.5% era superficie de riego y sólo 83.43% era cosechada, con una producción de 38,390.07 t y un valor de 145 millones de pesos (SIACON, 2010). La importancia de México a nivel mundial es relativamente pequeña (31 795 t) comparada con las 105 000 hectáreas sembradas en Tailandia, o con la producción de India de 300 000 t producidas en 2005 (Daniel, 2009; El-Siddig et al., 2006). En 2009, India reportaba exportaciones a los Estados Unidos por 10 000 t, mientras que México por 1 067 t (USDA, 2010).

largest producer of candies tamarind-based (Orozco, 2001). According to Daniel (2009), tamarind in India has not developed because of limited use as a condiment in Indian cuisine, without reaching the prices of other spices. In countries like Mali, reported the sale of tamarind fruits collected from trees scattered distributed in the savannah and not from commercial plantations as a basis for making beverages (Gustad et al., 2004).

Meanwhile Koffi and Diarrassouba (2009), mentioned that this tree plays an important role in food and economic life of people in Africa, for sale in rural areas is an important part of the subsistence economy, being a fruit with better market price than other fruits harvested. Runge et al. (1998) stated that the sale of tamarind collected and sold accounted for between 1 and 3% of rural household income. It is estimated that the tamarind along with other non-timber trees could represent up to 77% of the net value of the forests of eastern India, being even more profitable to engage in the collection and sale of various seasonal fruits, rather than to agriculture or livestock activities (Kumar and Tewari, 2005), hence the importance of the study of the fruit.

The production of tamarind in Mexico

Tamarind is located in 21 states, in both wild and in cultivation, mainly in the Pacific coast and Gulf of Mexico (Orozco, 2001). The area planted in 2009 was 8 599.43 hectares, of which 25.5% were irrigated area and only 83.43% were harvested, with an output of 38 390.07 tons worth 145 million pesos (SIACON, 2010). Mexico's importance in the world is relatively small (31 795 ton) compared with 105 000 hectares in Thailand or India with production of 300 000 ton produced in 2005 (El-Siddig et al. 2006; Daniel, 2009). In 2009, India reported exports to the United States of America for 10 000 ton, while Mexico by 1 067 ton (USDA, 2010).

The area planted with tamarind nationally from 1980 to 2009 has been a downward trend with a contraction of 1 376.57 hectares. This decrease was given due to the reduction of land area in states like Chiapas (-10.5% from 1980 to 2009), Michoacán (-9.2%), Nayarit (-6.6%), Oaxaca (-5.6%), Yucatán (- 3.5%) and Veracruz (-1.9%). The main producing state in 2009 was of Jalisco with 33.1% of the surface, followed by Colima 25.8% of the surface, where 53% are plantations that are irrigated (SIACON, 2011) the latter are the only entities that have shown increases in surface. The


La superficie sembrada con tamarindo a nivel nacional de 1980 a 2009 ha tenido una tendencia a la baja con una contracción de 1 376.57 hectáreas. Esta disminución se dio en particular por la reducción de la superficie en estados como Chiapas (-10.5% de 1980 a 2009), Michoacán (-9.2%), Nayarit (-6.6%), Oaxaca (-5.6%), Yucatán (-3.5%) y Veracruz (-1.9%). El principal estado productor en 2009 fue Jalisco con 33.1% de la superficie, seguido por Colima con 25.8% de la superficie, donde el 53% son plantaciones que cuentan con riego (SIACON, 2011), de hecho estas últimas son las únicas entidades que han mostrado incrementos en superficie. El principal municipio en Jalisco es Cuautitlán de García Barragán con 18% de la superficie nacional (1,626 hectáreas) y que en 2002 sólo reportaba una superficie de 295 hectáreas.

A nivel municipal, para el estado de Veracruz previo a 2002 no se cuenta con información sobre el cultivo de tamarindo, a partir de este año, se reportan cuatro municipios con producción de tamarindo (Adalberto Tejeda, Cotaxtla, Manlio Fabio Altamirano y Soledad de Doblado), adicionándose uno en 2005 (Jamapa). El principal municipio productor es Soledad de Doblado (457.5 t), seguido por Manlio Fabio Altamirano (231 t), que representaron en 2009 el 53.3% y 26.9% de la producción del estado de Veracruz así como el 0.02% y 0.04% de la producción nacional. En general, la tendencia de la producción ha sido estable, con un ligero incremento de 22 hectáreas en todo el estado (OEIDRUS, 2011).

En términos de los rendimientos por hectárea, éstos han ido a la baja a nivel nacional. En el caso del estado de Veracruz la tendencia es similar hasta 1996 en que se reporta un rendimiento promedio superior a la media nacional. Esto coincide con los años en que se presenta la disminución en la superficie sembrada a nivel nacional.

Es de resaltar que los rendimientos promedio reportados para los municipios de Soledad de Doblado y Manlio Fabio Altamirano fueron de 5 y 5.5 t ha-1, mientras que el municipio de Cuautitlán de García Barragán, estado de Jalisco, reportaba rendimientos de 6.02 t ha-1 para 2009. En 2002, el rendimiento en los dos municipios Veracruzanos era de 4.85 t ha-1 y en Cuautitlán era de 2.65 t ha-1 (SIACON, 2011), lo que denota la especialización y tecnificación del municipio Jalisciense, mientras que la producción local en el estado de Veracruz no se ha desarrollado al mismo ritmo. Esto debido a que principalmente es un producto del traspatio por lo que presenta un ingreso adicional para los pequeños

main town in Jalisco is Cuautitlán García Barragán with 18% of the total area (1 626 hectares) and in 2002 only reported a surface of 295 hectares.

At the municipal level for the state of Veracruz prior to 2002 do not have information on the cultivation of tamarind, starting this year, four municipalities reported production of tamarind (Adalberto Tejeda, Cotaxtla, Manlio Fabio Altamirano and Soledad Doblado ), one being added in 2005 (Jamapa). The main producing municipality is Soledad de Doblado (457.5 ton), followed by Manlio Fabio Altamirano (231 ton), accounting in 2009, 53.3% and 26.9% of the state production of Veracruz as the 0.02% and 0.04% of the domestic production. In general, the trend in production has been stable, with a slight increase of 22 hectares in the state (OEIDRUS, 2011).

In terms of yield per hectare, these have been declining nationally. In the case of Veracruz a similar trend until 1996 when it reported an average yields higher than the national average. This coincides with the years that show the decrease in sown acreage nationwide.

It is noteworthy that the average yields reported for the municipalities of Soledad de Doblado and Manlio Fabio Altamirano were 5 and 5.5 t ha-1, while the municipality of Cuautitlán García Barragán, Jalisco state, reported yields of 6.02 t ha-1 for 2009. In 2002, the yield in the two municipalities of Veracruz and Cuautitlán was 4.85 t ha-1 and 2.65 t ha-1respectively (SIACON, 2011); reflecting the specialization and modernization of the Jalisco municipality, while the local production in the state of Veracruz has not kept pace. This is mainly because is a product from backyard, so it represents an additional income for small producers (Cisneros, 1993), or used as living fence in the pasture (Avendaño and Acosta, 2000, Bautista et al., 2011) and not as a commercial exploitation.

This study was conducted in the municipalities of Soledad de Doblado, Manlio Fabio Altamirano and Paso de Ovejas from the state of Veracruz. The three municipalities have average levels of marginalization (CONAPO, 2005) and are highly influenced by the metropolitan area of Veracruz and Boca del Rio, which are generating jobs in the areas of services which allows producers to have an extra paid activities besides the farm. They are distinctly rural municipalities, placing few companies engaged in manufacturing and food processing and no company reported in the preparation of candies made of tamarind or other fruit (INEGI, 2009).


productores (Cisneros, 1993), o se utiliza como cerco vivo en los potreros (Avendaño y Acosta 2000; Bautista et al., 2011) y no como una explotación comercial.

El presente estudio se realizó en los municipios: Soledad de Doblado, Manlio Fabio Altamirano y en Paso de Ovejas del estado de Veracruz. Los tres municipios tienen niveles medios de marginación (CONAPO, 2005) y están altamente influenciados por la zona conurbada de Veracruz y Boca del Río, las cuales son generadoras de empleos en las áreas de los servicios lo que permite a los productores tener actividades remuneradas extra-finca. Son municipios netamente rurales, ubicándose pocas empresas dedicadas a la manufactura y elaboración de alimentos y sin ninguna empresa reportada en la elaboración de dulces a base de tamarindo u otro frutal (INEGI, 2009).

A pesar de que el tamarindo representa un componente adicional del ingreso familiar de los habitantes locales, existe poca información sobre la tipología de producción, los sistemas de comercialización y destino final del producto. Por lo tanto, el objetivo del presente estudio fue identificar los sistemas de manejo y comercialización del tamarindo en tres municipios de Veracruz y su relación con la dinámica de producción nacional. Con el propósito de contribuir al entendimiento de la realidad de los habitantes del medio rural, en la manera en que complementan su ingreso, a la vez que permite establecer los procesos de comercialización de productos tradicionales en la dieta nacional, explicando la dinámica nacional de producción de este frutal, y el potencial como ingreso central o para incrementar sus ingresos como productores-comercializadores.


El área de estudio se ubicó en la zona del sotavento del Estado de Veracruz en los municipios de Manlio Fabio Altamirano, Soledad de Doblado y Paso de Ovejas; ubicados geográficamente entre los 19° 03’ a 19° 17’ latitud norte y 96° 20’ a 96° 26’ longitud oeste, con una altitud entre 20 a 340 msnm. Los tres municipios son colindantes con características similares en términos agrometereológicos, los climas predominantes son Aw0 y Aw1, correspondientes al tropical seco y subhúmedo. Tienen un clima cálido subhúmedo con lluvias en verano, con tipos de suelo de Leptosol, Phaeozem y Vertisol. El uso del suelo es principalmente destinado a la agricultura, con la presencia de pastizales.

Although tamarind represents an additional component of household income of local people, there is little information on the type of production, marketing systems and destine of final product. Therefore, the objective of this study was to identify management systems and marketing of tamarind in three municipalities of Veracruz and its relation to the dynamics of domestic production. In order to gain understanding about the reality of rural people in the way they complement their income, while the process allows for marketing of traditional products in the national diet, explaining the national dynamics of production of this fruit, and a central potential income or to increase their income as producers-traders.


The study area was located in the region downwind of the State of Veracruz in the municipalities of Manlio Fabio Altamirano, Soledad de Doblado and Paso de Ovejas; geographically located between 19° 03' to 19° 17' north latitude and 96° 20 'at 96° 26' west longitude with an altitude between 20 to 340 m above the sea level. The three municipalities are adjacent to similar characteristics in terms of agro-meteorological, predominant climate are Aw0 and Aw1, correspondent to the dry tropical and humid. They have a warm humid climate with rains in summer, with soil types of Leptosol, Phaeozem and Vertisol. Land use is primarily for agriculture, with the presence of grasslands.

The information generated in 2008 was obtained by applying questionnaires to 92 producers (33.7% of Soledad de Doblado, 34.8% of Manlio Fabio Altamirano and 31.5% of Paso de Ovejas), most of the male gender (85.9%), with an average age of 61 years and 3 years of formal education. As well as 37 agents involved in the commercialization process of tamarind (63.8% local assemblers, 21.9% regional intermediaries who sell to wholesalers in supply centers in several states and foreign intermediaries 8.9%).

Because there is not a census of farmers, it was not possible to establish a theoretical sample size, so the selection of interviewees was used the snowball technique or classification indicated. These consist in the location of some individuals, which lead to other, until reaching to a representative sample (Hanneman, 2001). A probabilistic method has the advantage to allow study populations


La información generada se obtuvo durante 2008 mediante la administración personal de cuestionarios a 92 productores (33.7% de Soledad de Doblado, 34.8% de Manlio Fabio Altamirano y 31.5% de Paso de Ovejas), en su mayoría del género masculino (85.9%), con una edad promedio de 61 años y 3 años de educación formal. Así como 37 agentes que intervenían en el proceso de comercialización del tamarindo (63.8% acopiadores locales, 21.9% intermediarios regionales que venden a mayoristas en centrales de abastos de diversos estados y 8.9% intermediarios foráneos). Debido a que no se cuenta con un censo de productores no fue posible establecer un tamaño de muestra teórico, por lo que para la selección de los entrevistados se utilizó la técnica de bola de nieve o tipificación señalada. Esta consiste en la localización de algunos individuos, los cuales conducen hacia otros, hasta alcanzar una muestra suficientemente representativa (Hanneman, 2001). Es un método no probabilístico que tiene como ventajas permitir estudiar poblaciones y tener representatividad de la muestra, sin embargo, puede ser excluyente de los individuos que no tengan fuertes redes con la comunidad. La decisión sobre lo representativo de la muestra se determinó por el criterio de saturación, que consiste en suspender la aplicación de la encuesta cuando la información colectada se repite y no aporta nuevos patrones de respuesta. Los instrumentos utilizados fueron dos cuestionarios, ambos con preguntas abiertas y cerradas uno destinado a los productores que contempló variables para caracterizar el manejo del cultivo, costos estimados de producción -mismos que no incluyeron el costo de la tierra y de reposición de los árboles al no ser considerados relevantes para el análisis-, consideraciones sobre la organización de productores, así como una sección sobre el destino y características de venta de la producción de tamarindo. En el segundo destinado a intermediarios, se incluyeron preguntas sobre las funciones del agente, sus costos, precios de compra y venta del tamarindo.

Con la información obtenida se identificaron los canales de comercialización a través de establecer los tipos de agentes participantes en la comercialización del producto y márgenes de comercialización por cada etapa del proceso. Los precios y costos promedio utilizados en el análisis fueron calculados según las respuestas de los agentes entrevistados, debido a que el trabajo de campo se realizó únicamente durante un año, se consideraron pesos corrientes de 2008 para el análisis de la información. Los márgenes de comercialización se calcularon basados en las fórmulas utilizadas por Guzmán et al. (2004):

and be representative of the sample; however may be excluding of individuals who do not have strong networks with the community. The decision on the representative of the sample was determined by the criteria of saturation, which is to suspend the application of the survey when the information collected is repeated and does not provide new patterns of response.

The instruments used were two questionnaires, both open and closed questions one for producers who watched variables to characterize crop management, production-cost estimates, same that did not include land cost and replacement of trees by not be considered relevant to the analysis, considerations on the organization of producers, and as a section on destiny and selling features of the production of tamarind. In the second questionnaire for intermediaries included questions about the functions of the agent, cost, purchase and sale of tamarind.

With the information obtained was identified the marketing channels through the establishment of the types of agents involved in product marketing and marketing margins for each stage. The average prices and costs used in the analysis were calculated according to the responses of the agents interviewed, because the field work was conducted for only one year were considered current weights of 2008 for the analysis of information. Marketing margins were calculated based on formulas used by Guzman et al. (2004):

Profit margin for the producer= Pc-Cp Gross margin of stockpile= Pa-PcNet margin of stockpile= Gross margin of stockpile - CaAbsolute total marketing margin= Pf – Pc.Total net marketing margin= Absolute total marketing margin- Cf - CaRelative margin in relation to the selling price of each stage R1= (respective price or cost 100)/(selling Price of each stage)Relative margin to the price of sale terminal market= (respective price or cost 100)/(terminal market of sale price).

Where:

Pc= price to producerPa= price to stockpilePf= terminal market sale priceCp= production cost; Ca= stockpile costCf= transport cost to final market


Margen de ganancia del productor= Pc-Cp Margen bruto al acopiador= Pa-PcMargen neto del acopiador= margen bruto del acopiador-CaMargen absoluto total de comercialización= Pf-PcMargen neto total de comercialización= margen absoluto total de comercialización-Cf-CaMargen relativo en relación con el precio de venta de cada etapa R1= (precio o costo respectivo*100)/(precio de venta en cada etapa).Margen relativo en relación con el precio de venta en el mercado terminal R2= (Precio o costo respectivo*100)/(Precio de venta en el mercado terminal).

Donde:

Pc= Precio al productorPa= Precio al acopiadorPf= Precio de venta en el mercado terminalCp= Costo de producciónCa= Costo de acopioCf= Costo de transporte al mercado terminal

En el caso del costo del manejo del frutal, se consideraron: chapeo, tratamiento fitosanitario, riego, fertilización y poda. El costo promedio fue de 188.00 pesos árbol-1 para el sistema de huertos, 120.00 pesos árbol-1 para los cercos vivos y 29.00 pesos árbol-1 para el sistema de traspatio. El rendimiento promedio reportado fue de 260 kg árbol-1 para huertos, 180 kg árbol-1 en cercos vivos y 225 kg árbol-1 en traspatio. Obteniéndose un costo promedio por kilogramo de 1.40 pesos kg-1 para el sistema de huertos, 0.70 pesos kg-1 para los cercos vivos y 0.10 pesos kg-1 para el sistema de traspatio, con un promedio general local considerando a todos los participantes de 0.51 pesos kg-1 a diciembre del 2008 (0.01 dólares kg-1).


Sistemas y prácticas de manejo del tamarindo

Con relación al sistema de manejo, los municipios de Soledad de Doblado y Manlio Fabio Altamirano, tenían la mayor proporción como huertos (plantación formal con 119.5 árboles promedio por hectárea y 2.6 hectáreas por productor) y como parte del traspatio (con 4.1 árboles promedio por hectárea y 0.2 hectáreas por productor), por lo que tiene una mayor importancia productiva; mientras que en el municipio

For the cost of handling the fruit, were considered: slashing, treatment plant, irrigation, fertilization and pruning. The average cost was 188.00 pesos tree-1 for the orchard systems120.00 pesos tree-1per hedgerow and 29.00 pesos tree-1 for backyard system. The reported average yield was 260 kg tree-1 for orchards, 180 kg tree-1 in hedgerows and 225 kg tree-1 in backyard systems. Obtaining, an average cost of 1.40 pesos per kilogram kg-1 for the orchard system, 0.70 peso kg-1 for hedgerows and 0.10 pesos kg-1 for the backyard system, with an overall average considering all participants a weight of 0.51 kg-1 to December 2008 ($ 0.01 kg-1).


Systems and management practices of tamarind

Regarding the management system, the municipalities of Soledad Doblado and Manlio Fabio Altamirano, had the highest proportion as orchads (formal planting with 119.5 trees average per hectare and 2.6 hectares per producer) and as part of the backyard (trees with 4.1 average hectare and 0.2 hectares per farmer), so it has more productive importance, while in the town of Paso de Ovejas was observed in higher proportion established as hedges (34.6 average trees per hectare and 0.9 hectares per farmer), denoting their important in agro-forestry activities (Table 1).

With regard to management practices of the trees were considered: slashing (42% of the producers do it), various plant treatments (8%), irrigation (5%), fertilization (5%) and pruning (4%) the producers did not report any other. In general, the ones that maintain less their tamarinds are backyard producers, which allows us to see these, as part of that system are not for commercial purposes. While the municipality where it was observed, that the producers did more practice was Manlio Fabio Altamirano (especially due to the presence of orchards), followed by Soledad de Doblado (due to the care of hedges). Similarly, Silva and Lucatero (2006), a diagnosis of the production of tamarind in the state of Colima reported that producers follow traditional practices, which means that tamarind is a fruit, in general, with low levels of management. This is consistent with those reported by Vazquez (2007) for the southern state of Veracruz.

Added to this must be regarded as producers of tamarind in the study region that they are not dedicated exclusively to the use of tamarind, 55.5% of the interviewee mentioned devote himself


de Paso de Ovejas se observó en mayor proporción establecido como cerco vivo (34.6 árboles promedio por hectárea y 0.9 hectáreas por productor), denotando su importancia en la actividad silvopastoril (Cuadro 1).

En lo referente a las prácticas de manejo de los árboles se consideraron: chapeo (42% de los productores lo realizan), diversos tratamientos fitosanitarios (8%), riego (5%), fertilización (5%) y poda (4%), los productores no reportaron ninguna otra. En general, los que menos mantienen sus tamarindos son los productores del traspatio, lo que nos permite observar que éstos como parte de dicho sistema no tienen fines comerciales. Mientras que el municipio donde se observó que los productores realizaban más prácticas fue el de Manlio Fabio Altamirano (especialmente debido a la presencia de huertos), seguido por Soledad de Doblado (debido al cuidado de los cercos vivos). De igual manera, Silva y Lucatero (2006), en un diagnóstico de la producción de tamarindo en el estado de Colima reportan que los productores siguen prácticas tradicionales, lo que implica que el tamarindo es un frutal, en general, con bajos niveles de manejo, lo que coincide con lo reportado por Vázquez (2007) para el sur del estado de Veracruz.

Aunado a lo anterior, debe considerarse que los productores de tamarindo en la región de estudio no se dedican exclusivamente al aprovechamiento del tamarindo; el 55.5% de los entrevistados mencionó dedicarse exclusivamente a actividades agropecuarias, el porcentaje restante tienen actividades extrafinca como: asalariado (13.0%), labores del hogar (10.2%), comercio agrícola (8.8%), venta de abarrotes (4.4%), albañil (2.3%) y el 5.8% realiza diversas actividades. Esta situación coincide con estudios previos donde se establece que el grado de diversificación de las fuentes de ingresos disminuye el profesionalismo de la actividad agrícola (Allub, 2001).

En cuanto se refiere a las ocupaciones agropecuarias de los productores de tamarindo, en los tres municipios la mayor proporción siembra diversos cultivos (ej. maíz (Zea mays), frijol (Phaseolus vulgaris L.), pepino (Cucumis sativus), ajonjolí (Sesamum indicum), chile (Capsicum annuum), tomate (Solanum lycopersicum), sorgo (Sorgohum vulgare) y caña de azúcar (Saccharum officinarum L.), seguido por la actividad ganadera (ganadería de doble propósito) y en menor proporción el aprovechamiento de otros frutales (e.g. mango (Mangifera indica L.), limón (Citrus latifolia T.), nanche (Byrsonima crassifolia), ciruelo (Prunus domestica), naranjo (Citrus sinensis L.). De acuerdo a la importancia que

exclusively to farming, the rest said to have activities outside from the farm such as employee (13.0%), housework (10.2%), agricultural trade (8.8%), selling groceries (4.4%), mason (2.3%) and 5.8% do various activities. This agrees with previous studies stating that the diversification of income sources reduces the professionalism of agriculture (Allub, 2001).

As regards the agricultural occupations of the producers of tamarind, in the three municipalities in greater proportion sow various crops (eg maize (Zea mays), beans (Phaseolus vulgaris L.), cucumber (Cucumis sativus), sesame (Sesamum indicum), chile (Capsicum annuum), tomato (Solanum lycopersicum), sorghum (Sorgohum vulgare) and sugarcane (Saccharum officinarum L.), followed by livestock (dual purpose cattle) and to a lesser extent the use of other fruits (eg mango (Mangifera indica L.), lemon (Citrus latifolia T.), nance or savanna serrette (Byrsonima crassifolia), plum (Prunus domestica), orange (Citrus sinensis L.). According to the importance of these activities represent the collection of revenues, the producers mentioned that agriculture and fruit growing is considered as its main source of income generation (40.9%); 31.8% for livestock and other farm activities (outside activities from farm) represented 27.3% of total revenue.

Highlights that the use of tamarind is not the main activity of producers, explaining the short time dedicated to the crop and thus low levels of management. This situation is similar to that reported in India by Daniel (2009), where the use of tamarind is an additional activity of producers.

The harvest, regardless of system utilization and management is done manually by cutting the fruit with scissors or knife, cutting the fruit with the stem, this is when the season

Municipio Huertos (%)

Traspatio(%)

Cercos vivoS (%)

Soledad de Doblado (n= 31) 45 39 16Manlio Fabio Altamirano (n= 32) 34 44 22Paso de Ovejas (n= 29) 21 34 45Promedio total 33 39 28

Cuadro 1. Sistemas de manejo de tamarindo en la zona de estudio, 2008.

Table 1. Tamarind management systems in the study area 2008.

Fuente: Elaboración propia.


representan estas actividades en la obtención de ingresos, los productores mencionan que la agricultura y fruticultura es considerada como su fuente principal en la generación de ingresos (40.9%); la ganadería representó 31.8% y otras actividades no agrícolas (extrafinca) representaron 27.3% del total de sus ingresos. Resalta que el aprovechamiento del tamarindo no es la actividad principal de los productores, explicando el poco tiempo dedicado al cultivo y por ende los bajos niveles de manejo. Esta situación es similar a la reportada en India por Daniel (2009), donde el aprovechamiento del tamarindo es una actividad adicional de los productores.

La cosecha, sin importar el sistema de aprovechamiento y manejo, se realiza de forma manual a través del corte del fruto con tijeras de corte o cuchillo, cortando el fruto con el pedúnculo, esto es cuando comienza la temporada (enero) y existen frutos que no han llegado a su madurez; pero cuando la mayoría de la producción presenta una madurez generalizada (marzo-abril) el fruto es tirado del árbol sacudiendo las ramas, para su posterior recolección en cajas de plástico, lonas o canastos; para después ser transportado a los lugares de acopio (domicilios o almacenes particulares), y en algunos casos, seleccionarlo y prepararlo para su venta. Como se observa el sistema de cosecha es rústico, acorde con las características generales de manejo del frutal.

Sistemas de comercialización del tamarindo: canales y márgenes

La comercialización del tamarindo por los productores se realiza de febrero a mayo, mientras que algunos intermediarios la realizan todo el año. El tamarindo que se produce no se comercializa en su totalidad, siendo contemplado como producto de autoconsumo regional o dejándose en lo árboles (5.6% del total). El 94.6% de los encuestados mencionó en alguna ocasión haber vendido el fruto. De la producción que es constantemente cosechada, la mayoría se vende en pie de árbol (54.0% en promedio), es decir y como puede verse en el Cuadro 2, el intermediario es el principal agente que cosecha el producto, esto se presenta principalmente en huertos como en cercos vivos. En el caso del traspatio, el tamarindo casi no es vendido sino utilizado para autoconsumo o como árbol de sombra a menos que se requiera completar el ingreso, lo cual es parecido con lo encontrado por Guerrero (2007) en un estudio sobre solares en San Felipe del Progreso, Estado de México, donde las plantas ornamentales son vistas como un producto que ocasionalmente venden cuando requieren una fuente inmediata de ingresos.

begins (January) and there are fruits that have not reached maturity, but when the majority of production presents a generalized maturity (March-April) the fruit is pulled from the tree branches shaking for subsequent collection in plastic, canvas or baskets, and then be transported to stockpile places (homes or private stores), and in some cases, select and prepare it for sale. As observed the harvesting system is rustic, according to the general characteristics of fruit handling.

Tamarind marketing systems: channels and margins

The sale of tamarind by producers is done from February to May, while some intermediaries do it throughout the year. Tamarind that is produced is not marketed as a whole, being contemplated as a result of regional consumption or left on the trees (5.6% of total). 94.6% of interviewee mentioned occasionally selling the fruit.

From the production that is constantly harvested, most of it is sold directly from the tree (54.0% on average), that is, and as shown in Table 2, the intermediary is the primary agent that harvests the crop, this occurs primarily in orchards and in hedgerows. For the backyard case, tamarind almost not sold but used for consumption or as a shade tree unless required to complete an income, which is similar to that found by Guerrero (2007) in a study on piece of land in San Felipe Progress, State of Mexico, where ornamental plants are seen occasionally as a product to sell when they need an immediate source of income.

In terms of post-harvest management, there is shelled or peeled of fruit by hand, which is an important activity for about half of the producers who harvest their own production. This activity is performed by 32.3% of farmers in the municipality of Soledad de Doblado, 43.7% of Manlio Fabio Altamirano, and 58.6% of the municipality of Paso de Ovejas, at an average cost of 0.60 pesos kg-1. This activity affects the retention of local value and job creation in rural areas. While the selection process of the fruit for sale, is made only by two producers in the municipality of Manlio Fabio Altamirano (6% of farmers interviewed in the town) and one in the town of Paso de Ovejas (3% of farmers interviewed in the municipality). Only four farmers mentioned to store the product for a maximum period of 30 days somewhere in their homes (4.35% of total interviewees). This shows the little economic value addition locally and the low level of trade specialization that producers have.


In relation with the existing marketing channels, first level places the producer who sells to the collector or stockpile. At the second level is the stockpile who may be local, regional or foreign (Table 3) who sells to the wholesaler or industry, then moving the product to retailers and supermarkets, to finally reach the consumer. Authors such as El-Siddig et al. (2006) report similar tamarind marketing channels in other parts of the world where a stockpile that leads to the local market where it is sold to a secondary stockpile that acts as a wholesaler, so it is a crop with chains which are involved several intermediaries that results inefficient for the consumer and the producer.

In regard to marketing margins, found that 52.7% of the producers who made the sale of product to collectors participate with 3.1% of the final price (% R2 fruit stand); 42% who do the sale of fruit with shell and 5.3% who sells shelled obtained 21.4% (% R2 fruit with shell) and 27.8% (% R2 peeled fruit) of the final price respectively (Table 4). It should be noted that a producer sells its output at the foot of orchard, has a loss of 0.07 pesos kg-1. It is noted that those producer who is involved in most stages of the supply chain is has greater and better income, of not having this opportunity, the higher margins will be obtained by the largest marketer that perform greater economic functions (harvesting, peeling and stockpiling of tamarind).

In terms of absolute and relative margins, wholesalers are those that have higher margins in both cases. Meanwhile, El-Siddig et al. (2006) found that the first stockpile keeps a margin of 36% of product value. Must both be considered in terms of benefit /cost that intermediaries have better yields as their income is higher when marketing higher volumes, contrary to the limited volume of individual producers.

In the present study were not integrated into the analysis the retailers, however the purchase price of the final consumer in the supermarket in the city of Veracruz was double the selling price in the central supply, however the intermediaries costs should be accounted, such as: storage, business rent, staff, and more. Moreover, Koffi and Diarrassouba (2009) found in Ivory Coast that the price of the tamarind pulp sold in 250 gram balls doubled its price in urban markets compared to rural areas, which coincides with the findings in this study.

In regard to marketing costs, the higher cost was peeling, because it is a highly demanding labor. However, it is clear that except for two producers (2.17% of total interviewee) said to select fruit, and the rest said not to select the remaining tamarind, so the post-harvest fruit is limited, not counting high cost as it could be for other crops such as the strawberries (Guzman et al., 2004).

En términos de manejo pos-cosecha se tiene el descascarado o pelado del fruto de manera manual, la cual es una actividad importante para cerca de la mitad de los productores que sí cosechan su propia producción. Esta actividad la realiza el 32.3% de los productores del municipio de Soledad de Doblado, 43.7% de Manlio Fabio Altamirano y 58.6% del municipio de Paso de Ovejas, con un costo promedio de 0.60 pesos kg-1. Dicha actividad repercute en la retención de valor local y en la generación de empleos en el medio rural. Mientras que el proceso de selección del fruto para su venta, lo realizan solamente dos productores en el municipio de Manlio Fabio Altamirano (6% de productores entrevistados en el municipio) y uno en el municipio de Paso de Ovejas (3% de productores entrevistados en el municipio). Únicamente cuatro productores mencionaron almacenar el producto por un período de máximo 30 días en algún lugar de sus hogares (4.35% del total de entrevistados). Esto evidencia la poca agregación de valor económico a nivel local así como el bajo nivel de especialización comercial que tienen los productores.

En relación con los canales de comercialización existentes, en primer nivel se ubica el productor quien vende al recolector o acopiador. En el segundo nivel está el acopiador quien puede ser local, regional o foráneo (Cuadro 3), quien revende al mayorista o a la industria, para después trasladar el producto a minoristas y supermercados, para finalmente hacerlo llegar al consumidor. Autores como El-Siddig et al. (2006), reportan canales de comercialización de tamarindo similares en otras partes del mundo, donde existe un acopiador que lo lleva al mercado local donde es vendido a un segundo acopiador que funge como mayorista, por lo que es un cultivo con cadenas donde están involucrados varios intermediarios que resultan ineficientes para el consumidor y el productor.

En lo que se refiere a los márgenes de comercialización, se encontró que 52.7% de los productores que realizan la venta de producto a recolectores en pie de árbol participan con

Agente que cosecha Huerto(%)

Traspatio(%)

Cerco vivo (%)

Cosecha el productor 42 47 32Cosecha el intermediario 58 44 60No vende su producción 0 9 8

Cuadro 2. Distribución de productores según agente que cosecha, 2008.

Table 2. Distribution of producers according to harvest agents 2008.

Fuente: Elaboración propia.


3.1% del precio final (%R2 fruto en pie); 42% que realiza la venta de fruto con cáscara y el 5.3% que lo vende sin cáscara obtienen 21.4% (%R2 fruto con cáscara) y 27.8% (%R2 fruto pelado) del precio final respectivamente (Cuadro 4). Cabe resaltar que el productor que vende su producción a pie de huerta tiene incluso pérdidas de 0.07 pesos kg-1. Se observa que aquel productor que interviene en más eslabones de la cadena de comercialización tiene mayores y mejores ingresos; de no tener esta oportunidad, los mayores márgenes los obtendrá el comercializador mayores funciones económicas realice (cosecha, pelado y acopio del tamarindo).

En términos de los márgenes absolutos y relativos, los mayoristas son los que obtienen mayores márgenes en ambos casos. Por su parte, El-Siddig et al. (2006), encontraron que el primer acopiador se queda con un margen de 36% del valor del producto. Debe a la vez considerarse que en términos de la relación beneficio/costo los intermediarios tienen mejores rendimientos ya que su ingreso es mayor al comercializar mayores volúmenes, contrariamente al limitado volumen de los productores individuales. En el presente estudio no se integraron al análisis a los detallistas, no obstante el precio de compra del consumidor final en el supermercado en la Ciudad de Veracruz fue el doble del precio de venta en la central de abastos, sin embargo deben contabilizarse los costos de dicho intermediarios, como son: almacenado, renta del local, personal, entre otros. Por otra parte, Koffi y Diarrassouba (2009) encontraron en Costa de Marfil que el precio de la pulpa de tamarindo vendido en bolitas de 250 gramos duplicaba su precio en los mercados urbanos con respecto a los rurales, lo que coincide con lo encontrado en este estudio.

En lo que se refiere a los costos de comercialización, el costo más elevado fue el pelado esto debido a que es altamente demandante de mano de obra. No obstante, cabe aclarar que salvo dos productores (2.17% del total de encuestados) el resto indicó no seleccionar el tamarindo, por lo que el manejo

Similarly, the transformation processes for the production of candies were almost nonexistent, except in case of a producer who said processed half a ton of “tamarind in balls with sugar” (1% of total interviewee). The same situation is reported for the case of the state of Colima, where production is sold fresh (Silva and Lucatero, 2006). While in Mexico sold a variety of sweets made of tamarind that are exported to the United States of America, there is no specific information about confectionery product, but as studies on Mexican candy in general (Miranda, 2008).

However, countries like China have increased their exports of dried tamarind to the United States of America (Brooks et al., 2009), being understood that there is a market for industrialized products that is not being well used by Mexico. Daniel and Dudhade (2007) meanwhile have been reported in India the production of: sauce, - “toffee” (sweet made of sugar and butter) and tamarind-dried powder. However, the products obtained are limited and the market is dominated by few companies that also produce a variety of products that are not only tamarind, where the higher margins are obtained by intermediaries (wholesalers and retailers).

Finally, as relevant to the organization of producers for the purpose of collectively marketing their production, we see that there are no partnerships or formal or informal organizations. This high level of individualism coincides with that reported by Silva and Lucatero (2006) for the case of production of tamarind in Colima.

Conclusions

Tamarind is a specie of national importance by the complementary role that plays to the income of farm families, to the industry that produces tamarind sweets made and for

Cuadro 3. Distribución de productores según origen del cliente, 2008.Table 3. Distribution of farmers according to origin of the client, 2008.

Municipio Origen del cliente

Local (%) Regional (%) Foráneo (%) Otro productor (%)Soledad de Doblado (n=31) 29.0 48.4 9.7 12.9Manlio Fabio Altamirano (n=32) 12.5 84.4 3.1 -Paso de Ovejas (n=29) 24.1 58.6 13.8 3.5Promedio general 21.9 63.8 8.9 5.4


post-cosecha del fruto es limitado, no contándose con costos elevados como podría ser para otros cultivos como son las frutillas (Guzmán et al., 2004).

De igual manera, los procesos de transformación para la producción de dulces fueron casi inexistentes, salvo el caso de un productor que señaló procesar media tonelada de “tamarindo en bolitas con azúcar” (1% del total de encuestados). La misma situación se reporta para el caso del estado de Colima, donde la producción se comercializa en fresco (Silva y Lucatero, 2006). Aunque en México se venden una diversidad de dulces a base de tamarindo que incluso son exportados a los Estados Unidos, no existe información específica sobre dulces a base de este producto, sino como estudios sobre dulces mexicanos en general (Miranda, 2008).

No obstante, países como China han incrementado sus exportaciones de tamarindo deshidratado a los Estados Unidos (Brooks et al., 2009), quedando claro que existe

exports to the United States of America. Its production dynamics in Mexico currently has a reconfiguration, as states historically southern producers have reduced crop

plantings, contrary to the concentration that has occurred in a municipality in the state of Jalisco. The explanation for this reconfiguration responds to the way it currently manages and markets the fruit in rural states in the Mexican tropics exemplified in this study, it is characterized by low levels of management, the product being a complement to the familiar income with few established orchards and long marketing channels and inefficient, where intermediaries are the ones who can gain the best marketing margins.

Concepto Fruto en pie Fruto con cáscara Fruto peladoPrecio %R1 %R2 Precio %R1 %R2 Precio %R1 %R2

ProducciónCosechaDescascarado

0.51 115.9 3.6 0.510.60

17.020.0

3.64.3

0.510.602.00

10.212.040.0

2.83.311.2

Precio al productor 0.44 3.1 3.0 21.4 5.0 27.8Margen de ganancia al productor/recolector -0.07 -0.16 -0.5 1.89 63.0 13.5 1.89 37.8 10.5Precio de venta al acopiador 5.0 35.7 5.0 35.7 7.0 38.9Margen bruto al acopiador 4.56 1036.3 32.6 2.0 40.0 14.3 2.0 28.6 11.1Costos de acopioCosechaAcarreoSelección y empaqueCostos diversos

0.600.400.350.20

12.08.07.04.0

4.32.92.51.4

0.400.350.20

8.07.04.0

2.92.51.4

0.400.400.20

5.75.72.9

2.22.21.1

Margen neto del acopiador 3.01 60.2 21.5 1.05 21.0 7.5 1.00 14.3 5.5Costos de transporte al mercado terminal(De Veracruz a la central de abastos del D. F.) 0.55 3.9 3.9 0.55 3.9 3.9 0.36 2.0 2.0Margen absoluto total de comercialización 13.5 96.9 96.9 11.0 78.6 78.6 13.0 72.2 72.2Margen neto total de comercialización 11.5 82.1 82.1 9.5 67.9 67.9 11.6 64.7 64.7Precio de venta en el mercado terminal 14.0 100.0 100.0 14.0 100.0 100.0 18.0 100.0 100.0

Cuadro 4. Márgenes de comercialización de tamarindo en la región de estudio, 2008.Table 4. Marketing margins of tamarind in the study region, 2008.

Nota: Precio=$*kg-1, R1= Margen relativo en relación con el precio de venta de cada etapa. R2= Margen relativo en relación con el precio de venta en el mercado terminal. Fuente: Elaboración propia.



un mercado para los productos industrializados que no está siendo bien aprovechado por México. Daniel y Dudhade (2007), por su parte, han reportado en India la producción de: -salsas, -“toffee” (dulce a base de azúcar y mantequilla), y -tamarindo deshidratado en polvo. Sin embargo, los productos obtenidos son limitados y el mercado está dominado por pocas empresas que a la vez elaboran una diversidad de productos que no son exclusivamente de tamarindo, donde los mayores márgenes de ganancia los obtienen los intermediarios (mayoristas y detallistas).

Finalmente, en lo pertinente a la organización de los productores con fines de comercializar colectivamente su producción, se observa que no existen asociaciones, ni organizaciones formales o informales. Este alto nivel de individualismo coincide con lo reportado por Silva y Lucatero (2006) para el caso de la producción de tamarindo en Colima.

Conclusiones

El tamarindo es una especie de importancia nacional por el papel complementario que juega para el ingreso de las familias rurales, para la industria que elabora dulces a base de tamarindo, así como, para las exportaciones hacia Estados Unidos de América. Su dinámica productiva en México tiene actualmente una reconfiguración, ya que los estados históricamente productores del sur del país han reducido la superficie sembrada del cultivo, contrario a la concentración que se ha dado en un municipio en el estado de Jalisco. La explicación sobre esta reconfiguración responde a la manera en que actualmente se maneja y comercializa el frutal en las zonas rurales de los estados del trópico mexicano ejemplificados en este estudio, misma que se caracteriza por bajos niveles de manejo, siendo el producto un complemento del ingreso familiar, con pocos huertos establecidos y canales de comercialización largos e ineficientes, donde los intermediarios son los que mejores márgenes de comercialización pueden lograr.

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Estacionalidad de bacterias y hongos en la rizósfera de dos especies de plantas en el Valle semiárido de Zapotitlán, Puebla*

Bacterial and fungal seasonality in the rhizosphere of two species of plants in the semiarid Valley of Zapotitlán, Puebla

Hilda Ventura Soto Aquino1§, José Alejandro Zavala Hurtado1, Jesús Pérez Moreno2 y Sara Lucía Camargo Ricalde1

1Departamento de Biología, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Apartado Postal 55-535, México 09340 D.F. Tel. 26 193941, 58046456, 58046450. ([email protected]), ([email protected]). 2Área de Microbiología, Edafología-IRENAT, Colegio de Postgraduados, Km 36.5 carretera México-Texcoco, Estado de México. Tel. 01(595) 9520200. Ext. 1279 ó 1280. ([email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected].



Resumen

En los sistemas áridos y semiáridos la vegetación se distribuye en parches. Asociados a estos parches, existen microorganismos que participan en la transformación de compuestos orgánicos y minerales, influyen en el contenido y la movilidad de los macro y microelementos, así como en el balance y asimilación por las plantas por lo que son importantes para su crecimiento (Vega et al., 2010). En este trabajo se cuantificaron las poblaciones bacterianas y fúngicas en la rizósfera de dos especies de plantas con diferentes niveles de invasividad en tres parches de vegetación del Valle de Zapotitlán, en el estado de Puebla. Se utilizó el método de diluciones sucesivas para cuantificar las poblaciones microbianas. Los resultados mostraron que las poblaciones microbianas fueron afectadas por las condiciones físicas y químicas del suelo, y por el tipo de la especie vegetal. Adicionalmente, las poblaciones de microorganismos rizosféricos asociadas con plantas de Viguiera dentata y Ferocactus latispinus fueron afectadas diferencialmente por la estacionalidad. El conteo microbiológico de bacterias y hongos totales puede ser utilizado en los trabajos de invasibilidad del ecosistema, al mostrar en términos de su abundancia que son sensibles a los tipos de planta y al clima

Abstract

In the arid and semiarid systems the vegetation is distributed in patches. Associated to this patches, mic roorgan i sms ex i s t tha t pa r t i c ipa te in the transformation of organic and mineral compounds that influence the content and mobility of the macro and micro elements, as in the balance and assimilation by plants and therefore important for their growth (Vega et al., 2010). In this study were quantified the bacterial and fungal populations in the rhizosphere of two species of plants with different levels of invasiveness in three vegetation patches from Valle de Zapotitlan, in the state of Puebla. The method of successive dilutions was used to quantify the microbial populations. The results showed that the microbial populations were affected by the physical and chemical conditions of the soil y by the plant species. Additionally, the populations of rhizospheric microorganisms associated to the plants of Viguiera dentada and Ferocactus latispinus were differentially affected by seasonality. The microbiological total count of bacterial and fungal can be used in studies on invasiveness of the ecosystem, by showing in terms of its abundance that are sensitive to the type of plants and weather.

Hilda Ventura Soto Aquino et al.1232 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

Palabras clave: Viguiera dentata, Ferocactus latispinus, plantas invasoras, microorganismos.

Introducción

En los ecosistemas áridos y semiáridos, la vegetación suele distribuirse en parches. Estos parches a menudo dominados por vegetación arbustiva (Vega et al., 2010), están definidos en una parte importante por variaciones en las propiedades físicas y químicas, así como a la biota edáfica residente (de la Peña, 2009) que constituyen filtros medioambientales para el establecimiento, crecimiento y reproducción de distintas especies de plantas.

Tradicionalmente, se han utilizado de forma mayoritaria parámetros físicos y químicos con potencial indicador del estado general del suelo. Sin embargo, recientemente ha cobrado significativa importancia el estudio de los organismos del suelo, y dentro de ellos, los microorganismos (Garbisu et al., 2007). Ramos y Zúñiga (2008) señalan que el componente microbiológico puede servir como indicador del estado general del suelo, dado que la actividad microbiana es reflejo de condiciones físico-químicas óptimas para el desarrollo de los procesos metabólicos de microorganismos (bacterias, hongos y actinomicetos) que actúan sobre sustratos orgánicos.

Los microorganismos también son un factor importante en el proceso de formación del suelo, participan en la transformación de compuestos orgánicos y minerales, e influyen en el contenido y la movilidad de los macro y microelementos, así como en su balance y asimilación por las plantas (Morell y Hernández, 2008); además, desarrollan funciones esenciales como el ciclaje de nutrimentos para el crecimiento de las plantas, formación de humus del suelo, mejora de las propiedades físicas y el mantenimiento de la biodiversidad de los ecosistemas (Campbell et al., 1997) y en el flujo de energía (Hoffman et al., 2003). Entre los beneficios de los microorganismos para el sistema suelo-planta pueden citarse los siguientes: a) producen hormonas que promueven el crecimiento; b) facilitan el desarrollo de las plantas (Wolfe y Klinomoros, 2005); c) estimulan la germinación de las semillas y el enraizamiento; y d) protegen a las plantas del estrés hídrico y abiótico (Acuña et al., 2006).

Con base en lo antes expuesto, los objetivos del presente estudio fueron: 1) cuantificar las poblaciones totales de hongos y bacterias del suelo crecidas en placas y asociadas

Key words: Ferocactus latispinus, Viguiera dentata, invasive plants, microorganisms.

Introduction

In the arid and semiarid ecosystems, the vegetation tends to be distributed in patches. This patches often dominated by shrub vegetation (Vega et al., 2010), are defined in large part by variations in the physical and chemical properties, as well as resident soil biota (de la Peña, 2009) that represents environmental filters for the establishment, growth and reproduction of different plant species.

Physical and chemical parameters have been used as a potential indicator of the general state of the soil. However, recently it has taken a significant importance in the study of soil organisms and within the microorganisms (Garbisu et al., 2007). Ramos and Zuñiga (2008) pointed that the microbiological component can serve as an indicator of the general state of the soil, given that the microbial activity is reflect of the optimal physical-chemical conditions for the development of the metabolic process of microorganisms (bacterial, fungal and actynomicetes) that act over the organic substrates.

The microorganisms are also an important factor in the formation process of the soil, participation in the transformation of organic and mineral compounds, influencing the content and mobility of macro and micro elements, as well as in the balance and assimilation by plants (Morell and Hernández, 2008); additionally, the development of essential functions as the nutrimental cycling for the plant growth, humus formation in soil, improvement of the physical properties and the maintenance of the biodiversity in ecosystems (Campbell et al., 1997) and the energy flux (Hoffman et al., 2003). Among the benefits of microorganism for the soil-plant systems can be quoted the following: a) produce hormones that promote growth; b) facilitate the development of plants (Wolfe and Klinomoros, 2005); and c) stimulate the germination of seeds and rooting; and d) protects the plants from hydric and abiotic stress (Acuña et al ., 2006).

Based on what was exposed before, the objectives of the present study were: 1) to quantify the total bacterial and fungal populations from the soil grown in plaques and associated with roots of two individual species with

Estacionalidad de bacterias y hongos en la rizósfera de dos especies de plantas en el Valle semiárido de Zapotitlán, Puebla 1233

characteristics of contrasting history of live that express in different levels of invasiveness (capacity to invade a given habitat) defined in a previous study (Jiménez, 2009) invasive plants Ferocactus latispinus (Haw) Britton et Rose y Viguiera dentata (Cavallines) Sprengel, having this one higher invasiveness than the first one; in three patches of vegetation; and 2) Evaluate the effect of the seasonality on the fungal and bacterial populations associated to this plants in the semiarid Valley of Zapotitlan, Puebla.

Material and methods

The study area figure 1, is located in the Valley of Zapotitlan, Puebla that constitutes a sub basin inside the high basin of Papaloapan (Miranda, 1947) and is located in the limits SO from the Tehuacan Valley (18° 11´- 18° 25´ north latitude, 97° 39´ - 97° 22´ longitude west in the state of Puebla; in the semiarid zone poblano oaxaqueña, situated in the rain shade of the Sierra Madre Oriental (Vite et al., 1992).

The vegetation corresponds to xerophilous shrub described by Rzedowski (1978) and presents a great variation, depending from/or the physiognimically dominant elements; as are the teteche Neobuxbaumia tetetzo (Weber) Backeberg, the izote Yucca periculosa Baker, or Beaucarnea gracilis, the cardons of Cepahalocereus column-trajani Weber or the Stenecereus stellatus (Pfeiffer) Riccobono, the thorny evergreen lowland, where mesquite Prosopis laevigata Willd) M.C. Johnst (Fabaceae) is predominant,

con las raíces de individuos de dos especies con características de historia de vida contrastantes que se expresan en diferentes niveles de invasividad (capacidad de invadir un cierto hábitat) definidos en un estudio previo (Jiménez, 2009) plantas invasoras Ferocactus latispinus (Haw) Britton et Rose y Viguiera dentata (Cavallines) Sprengel, teniendo esta última mayor invasividad que la primera; en tres parches de vegetación; y 2) evaluar el efecto de la estacionalidad sobre las poblaciones de hongos y bacterias asociadas a estas plantas en el Valle semiárido de Zapotilán, Puebla.


El área de estudio Figura 1, se localiza en el Valle de Zapotitlán, Puebla que constituye una subcuenca dentro de la Cuenca Alta del Papaloapan (Miranda, 1947) y está ubicado en el límite SO del Valle de Tehuacán (18º 11’-18º 25’ de latitud norte, 97º 39’-97º 22’ de longitud oeste en el estado de Puebla; en la zona semiárida poblano oaxaqueña, situada en la sombra de lluvia de la Sierra Madre Oriental (Vite et al., 1992).

La vegetación corresponde al matorral xerófilo descrito por Rzedowski (1978) y presenta una gran variación, dependiendo del o los elementos f isonómicamente dominantes; como son las tetecheras Neobuxbaumia tetetzo (Weber) Backeberg, los izotales de Yucca periculosa Baker, o de Beaucarnea gracilis, los cardonales de Cepahalocereus columna-trajani Weber o de Stenecereus stellatus (Pfeiffer) Riccobono, la selva baja espinosa perennifolia donde predomina el mezquite Prosopis laevigata (Willd) M. C. Johnst (Fabaceae), la selva baja caducifolia donde predominan las familias Caesalpiniacea, Fabaceae y Mimosacea y diversos tipos de matorrales espinosos, inermes o parvifolios-esclerófilos (Zavala-Hurtado 1982, Villaseñor et al. 1990, Osorio et al., 1996).

El clima es cálido y semiárido, con una precipitación promedio anual de 380-400 mm y una temperatura media anual de 18-22 ºC (Zavala-Hurtado et al., 1996).

Existe una gran diversidad de afloramientos geológicos y tipos de suelo generalmente someros, pedregosos y halomórficos con diferentes estados de alcalinidad y salinidad, entre los cuales sobresalen los Litosoles calcáreos rocosos y poco profundos que derivan primordialmente de rocas sedimentarias y metamórficas, los Cambisoles

Figura 1. Localización de área de estudio.Figure 1. Study location area.

ÁREA DE ESTUDIOVALLE DE ZAPOTITLAN

PUEBLA

Área de estudioCarreteras pavimentadasTerracerias

Zonas Urbanas

Límite Estatal

Límete Municipal

o LocalidadesSIMBOLOGÍA

N

1:1000,000

Mapa de Localización

0 2.5 5 10

Km


cálcicos, Rendzinas, Vertisoles, Regosoles, Fluvisoles cálcicos y los Xerosoles cálcicos derivados de evaporitas (Zavala-Hurtado 1982; Osorio et al., 1996).

Especies vegetales evaluadas. Viguiera dentata (Cavallines) Sprengel “chimalacate” (Ramírez et al., 2000) es un arbusto perenne de la Familia Asteraceae con amplia distribución en México (Sarquis, 2010). Planta herbácea perenne, erecta de hasta 2.5 m de alto con hojas opuestas o alternas en la parte superior, con limbos generalmente ovados a romboideo-ovados, acuminados en el ápice, enteros o aserrados en el margen, cuneados a truncados en la base; inflorescencia constituida por cabezuelas numerosas agrupadas en panículas cimosas bracteadas, con 50 a 70 flores liguladas, elípticas u oblongas, amarillas. Frutos aquenios obovado-oblongos (Rzedovsky y Rzedovsky, 2001; Jiménez Com. Pers.). Se utiliza como forraje fresco para alimentar a las cabras, para leña y para la producción de miel. Es un arbusto altamente invasivo (Jiménez, 2009), ya sea en áreas cultivadas como en algunos otros espacios disponibles.

Ferocactus latispinus (Haw) Britton et Rose, “ganchuda”, es una especie endémica de la región de Tehuacán-Cuicatlán. Cactácea de tallo solitario y ciliíndrico caracterizada por una espina central en forma de gancho de 3.5 a 6.2 cm de largo; flores color púrpura con margen blanco; frutos elipsoides (Arias et al., 1997) con cerca de 1 500 semillas cada uno (Jiménez Com. Pers.). Comúnmente conocido también como biznaga es una planta medicinal utilizada en una infusión para aliviar males de riñón (Martínez et al., 2006) y como planta de ornato (Hernández y Godinez, 1994). Por las características de sus estrategias de dispersión, es considerada como una especie de baja invasividad (Jiménez, 2009).

Sitios de estudio. Se recolectaron muestras de suelo para los análisis físicos, químicos y microbiológicos de tres parches con vegetación contrastante en los que estuvieran presentes las dos especies estudiadas:

Parche 1, ubicado en el camino a San Juan Raya, Portesuelo de la Cruz. Terreno comunal. Es un parche de vegetación que se encuentra asentado sobre suelos calizos, se encuentra cubierto por un matorral xerófilo con presencia de sotolín Beaucarnea gracilis Lem (Nolinoideae). Otros elementos importantes de la vegetación son el cumito Mimosa Luisina Brandegee (Mimosaceae), y el guajillo Acacia Constricta Bentham (Fabaceae).

low deciduous forest, where the predominant families are Caesalpiniacea, Fabaceae and Mimosacea and diverse types of thorn scrub, parvofilus-sclerophyllus (Zavala- Hurtado, 1982, Villaseñor et al., 1990, Osorio et al., 1996).

The weather is warm and semiarid, with an annual precipitation average of 380-400 mm and an annual temperature average of 18-22 oC (Zavala-Hurtado et al., 1996).

Exists a great diversity of geological outcrops and soil types generally shallow soil, stony and halomorphic with different states of alkalinity and salinity, among which excel the lithosols calcareous rocks and low depth that mainly derivate from sedimentary and metamorphic rocks, the calcic cambisols, Redzines, Vertisols, Regosols, calcic Fluviols and the calcic Xerosols derivate from evaporates (Zavala-Hurtado 1982; Osorio et al., 1996).

Evaluated plant species. Viguiera dentata (Cavallines) Sprengel “chimalacate” (Ramirez et al., 2000) is a perennial shrub from the Asteraceae family with a width distribution in Mexico (Sarques, 2010). A perennial herbaceous plant, erect up to 2.5 cm height with leaves opposite or alternate in the upper side, generally with oval or rhomboid limbo, acuminata at the apex, entire or serrate at the margins, cuneate to truncate at base; constituted inflorescence by numerous grouped heads in cymosa bracteates panicles, with 50 to 70 ligulae flowers, elliptic or oblong, yellow. Achene obovate-oblong fruits (Rzedovshy and Rzedovsky, 2001; Jiménez Com. Pers.). It is used as fresh forage to feed goats, for wood and to produce honey. Is a highly invasive shrub (Jiménez, 2009), in areas already cultivated as in some other available spaces.

Ferocactus latispinus (Haw) Britton et Rose, “devil´s tongue barrel or crow´s claw cactus”, is an endemic specie from the region of Tehuacan-Cuicatlan. Cactaceae of solitary and cylindrical stem characterized by a central thorn hook-shaped of 3.5 to 6.2 cm long; f lowers of purple color with white edges; ellipsoid fruit (Arias et al., 1997) with close to 15000 seeds each (Jiménez Com. Pers.). Commonly known as biznaga or bishop´s weed, is a medicinal plant used in infusions to ease kidney problems (Martinez et al., 2006) and as ornamental plant (Hernandez and Godínez, 1994). By the characteristics of its dispersion strategies, is considered as specie of low invasiveness (Jiménez, 2009).


Parche 2, se encuentra localizado dentro del área del Jardín Botánico “Helia Bravo Hollis” en Zapotitlán de las Salinas, Puebla, ocupando un parche de suelos derivados de areniscas. La vegetación es una tetechera en el cual la cactácea columnar tetecho Neobuxbaumia tetetzo (Coulter) Backeberg es un elemento dominante. Otros elementos importantes son el cachetú Agave karwinskii Zuccarini (Agavaceae), el nopal crinado Opuntia pilifera Weber (Cactaceae), el cumito Mimosa luisiana Brandegee y el guajillo Acacia constricta, entre otras.

Parche 3, constituido por el tipo de vegetación cardonal caracterizado por la presencia del cardón, una cactácea columnar no ramificada Cephalocereus columna-trajani (Karwinski ex Pfeiffer) Schuman, que se encuentra asociada a la biznaguita Mammillaria haageana Pfeiffer (Cactaceae), la lechuguilla Hechita tehuacana B. L Rob (Bromeliaceae) Mascagnia seleriana Adr. Juss (Malpighiaceae), la biznaga Echinocactus platyacanthus Link et Otto (Cactaceae), Agave kerchovei Lemm (Agavaceae), el orégano Lippia graveolens kunth (Verbenaceae), Coryphanta pallida Britton et Rose (Cactaceae), y la sangre de drago Jatropha dioica Sease ex Cerv (Euphorbiaceae), entre otras. Se encuentra en un terreno accidentado con una superficie muy pedregosa y una textura del suelo moderadamente fina.

Propiedades físicas y químicas de los suelos. Para conocer los valores de las propiedades físicas y químicas de los suelos en los tres parches evaluados se colectaron al azar doce submuestras de suelo de 0 a 10 cm de profundidad para formar una muestra compuesta de dos kilogramos de cada uno de los parches seleccionados de acuerdo al tipo de vegetación. En total fueron tres muestras (de tres parches) y se trasladaron en bolsas de plástico y se etiquetaron. Las muestras, para la medición de las propiedades físicas y químicas del suelo se secaron a la sombra a temperatura ambiente; se molieron y se pasaron a través de un tamiz de 8 mm para eliminar piedras, agregados grandes y raíces; posteriormente se pasaron por otro tamiz de 2 mm, se homogeneizaron y se tomaron dos submuestras de 100 g cada una.

Los análisis físicos que se determinaron fueron textura (Bouyoucos) y densidad aparente por el método del terrón con parafina (Blake et al., 1986). Los análisis químicos incluyeron la evaluación de P total (Olsen) mediante extracción con NaHCO3 0.5 M pH 8.5 y determinación calorimétrica a través de la formación del complejo de azul de molibdeno (Olsen et al., 1954) , N total (semimicro-kjeldahl)

Study site. Samples were collected from soil for the physical, chemical and microbiological analysis of three patches with contrasting vegetation in which was present two of the studied species:

Patch 1, located at the south road to San Juan Raya, Portesuelo de la Cruz. Communal land, is a patch of vegetation that is found on calcareous soils, is found covered by a xeric shrub with presence of sotolin or elephant foot tree Beaucarnea gracilis Lem (Nolinoideae). Other important elements of the vegetation are the cumito Mimosa Luisina Brandegee (Mimosaceae), and the guajillo Acacia Constricta Bentham (Fabaceae).

Patch 2, it is located within the Botanical garden “Helia Bravo Hollis” in Zapotitlan of las Salinas, Puebla, occupying a patch of derivate sandy soils. The vegetation is tetetche in which the cetacean columnar tetetcho Neobuxbaumia tetetzo (Coulter) Backeberg is a dominant element. Other important elements are the cachetu Agave karwinskii Zuccarini (Agavaceae), the nopal crinado Opuntia pilifera Weber (Cactaceae), the cumito Mimosa luisiana Brandegee and the guajillo Acacia constricta, among others.

Patch 3, constituted by the cardon vegetation characterized by the presence of cardon, a columnar cactaceae no ramified Cephalocereus columna-trajani (Karwinski ex Pfeiffer) Schuman that is found associated to biznaguita Mammillaria haageana Pfeiffer (Cactaceae), the lechuguilla Hechita tehuacana B. L Rob (Bromeliaceae) Mascagnia seleriana Adr. Juss (Malpighiaceae), the biznaga Echinocactus platyacanthus Link et Otto (Cactaceae), Agave kerchovei Lemm (Agavaceae), the oregano Lippia graveolens kunth (Verbenaceae), Coryphanta pallida Britton et Rose (Cactaceae) and sangre de drago (leather stem) Jatropha dioica Sease ex Cerv (Euphorbiaceae), among others. It is found in uneven surfaces very stony and a soil texture moderately fine.

Physical and chemical properties of soils. To know the values of the physical and chemical properties of soils in the three evaluated patches, were collected 12 sub samples of soil randomly of 0 to 10 cm depth to form a composed sample of two kilograms each selected patch in accordance to the vegetation type. In total there were three samples (of three patches) and were tagged and moved in plastic bags. The samples used for the physical and chemical soil properties were dried under shade to environmental temperature, they were grinded through a mesh of 8 mm to eliminate stones, big


por digestión húmeda con ácido sulfúrico (Bremmer, 1965), P orgánico en cenizas, K mediante extracción con acetato de amonio (NH4OAC) 1N pH 7 por fotometría de llama, calcio (Ca) y magnesio (Mg) intercambiable por espectrofotometría de absorción atómica, sodio (Na) intercambiable por fotometría de emisión por flama, materia orgánica (MO) (Walkley y Black, 1934 ), pH en agua 2:1 con potenciométrico, conductividad eléctrica en relación agua-suelo 5:1 y capacidad de intercambio catiónico Todos éstos análisis fueron efectados en el laboratorio de génesis del área de Edafología del Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas.

La interpretación de los resultados de los análisis físicos y químicos se hizo de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana (2010) para análisis de suelo.

Análisis microbiológico, Se realizaron muestreos de suelo rizosférico en dos épocas del año: julio de 2009 (periodo de lluvias) y en febrero de 2010 (período seco). Se recolectaron dos muestras de suelo rizosférico de 500 g por parche de vegetación, de cada una de las dos especies evaluadas localizadas en los tres parches de vegetación, dando un total de 12 muestras que se colocaron en bolsas de plástico transparente, se etiquetaron y se trasladaron en una hielera para posteriormente mantenerse a 5 ºC hasta su utilización. Los análisis microbiológicos se efectuaron en el laboratorio de microbiología del Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas.

Las raíces de las plantas se sacudieron suavemente eliminando el suelo en exceso, quedando sólo el suelo rizosférico. Para este suelo se empleó el método de diluciones sucesivas (Herrera, 1993) para cuantificar las poblaciones microbianas de unidades formadoras de bacterias y hongos totales. Se mezclaron 10 g de la muestra de suelo rizosférico con 90 mililitros de agua destilada estéril para formar una dilución de 10-1 hasta llegar a 10-4 (agitándose durante 20 min).

De cada dilución se tomó una alícuota de 1 mililitro de la dilución 10-3 a 10-4 y se vertió en una caja Petri sobre los medios de cultivo agar nutritivo (AN) para determinar el número de bacterias totales y se vertió 1 mililitro de la dilución 10-3 para determinar el número de hongos totales crecidos en el medio del cultivo Papa Dextrosa Agar (PDA), se incubaron durante 24 y 48 h a 28 ºC. Basándose en el desarrollo característico de los microorganismos evaluados, se determinó presencia y frecuencia de colonias mediante el conteo directo en las cajas Petri. Estos resultados se

aggregates and roots; afterwards they were passed through another mesh of 2 mm, to be homogenized and taken two sub samples of 100 grams each.

The physical analysis determined were texture (Bouyoucos) and the apparent density by the clod method with paraffin (Blake et al., 1986). The chemical analysis included the evaluation of total P (Olsen) through extraction with NaHCO3 0.5 M pH 8.5 and calorimetric determination through the formation of blue molybdenum complex (Olsen et al., 1954), total N (semi micro-kjeldahl) by humid digestion con sulfuric acid (Bremmer, 1965), organic P in ashes, K through extraction of ammonium acetate (NH4OAC) 1N pH 7 by flame photometry, interchangeable calcium (Ca) and magnesium (Mg) by atomic adsorption spectrophotometry, interchangeable sodium (Na) by emission flame photometry, organic matter (OM) (Walkley and Black, 1934), pH in water 2:1 with potentiometer, electric conductivity of 5:1relation of water-soil and the cationic interchange capacity. All this analysis were made in the genesis laboratory from the Soil science area of Postgraduated College in Agricultural Sciences.

The result interpretation of the physical and chemical analysis was made with the Mexican Official Standard (2010) for soil analysis.

Microbiological analysis, sampling was made from the rizospheric soil in two periods of the year; July 2009 (rain season) and in February 2010 (drought season). Two samples were collected from the rizospheric soil of 500 grams by vegetation patch, each of the two evaluated species located in the three patches, giving a total of 12 samples that were collocated in transparent plastic bags, tagged and moved in a cooler to be maintained at 5 oC until its use. The microbiological analysis was effectuated in the microbiological laboratory from the Postgraduated College in Agricultural Sciences.

The root plants were softly shaken to eliminate the excess of soil, having only rizospheric soil. For this soil was used the successive dilution method (Herrera, 1993) to quantify the total microbial populations of forming units of bacterial and fungal. 10 grams of the rizospheric sample were mixed with 90 millimeters of sterile distilled water to form a dilution of 10-1 to reach 10-4 (agitating for 20 minutes).

From each dilution an aliquot of 1 millimeter of the dilution 10-3 to 10-4 was poured in a petri dish on the nutrient agar culture medium (AN) to determine the total number of


registraron y reportaron en términos de unidades formadoras de colonias (UFC) por gramo de suelo. Los datos fueron transformados a unidades logarítmicas para su análisis estadístico.

Las unidades formadoras de colonias por gramo de suelo seco constituyen una de las unidades en que se expresa la población de microorganismos encontrados en el suelo y puede definirse según Orozco (1999), como la cantidad de colonias que se desarrollan sobre un medio de cultivo sólido (agar, principalmente) provenientes de la siembra en él de un extracto de suelo con una determinada dilución, contadas en una caja de Petri en el que se pueda contar entre 30 y 300 colonias individuales

Análisis estadístico. Las comparaciones fueron realizadas mediante (ANOVA) con un nivel de significancia del 5%. Para la separación de medias se aplicó la prueba de Tukey (≤ 0.05) con el programa SAS versión 9.2 (SAS Institute, Cary, NC, Estados Unidos). Para satisfacer los criterios de normalidad y homogeneidad de varianzas, los valores procedentes del conteo del número de microorganismos fueron sometidos a una transformación logarítmica (log10) y logaritmo natural previo a los análisis de varianza respectivos, con el fin de tener una homogeneidad de los datos.


Características físicas y químicas del suelo

En los tres parches de vegetación los suelos son minerales puesto que menos de 12% de la fracción mineral contiene menos de 60% de arcilla. De acuerdo con la Norma Oficial Mexicana (2010) para análisis de suelos, los suelos alcalinos evaluados son pobres en N, altos en P, capacidad de intercambio catiónico y Ca intercambiable y, de acuerdo con el porcentaje de sodio intercambiable, son suelos sin problemas de salinidad y sodicidad.

El suelo procedente del matorral es rico en materia orgánica, bajo en carbono orgánico, alto en K y Mg intercambiable es un suelo franco-arcillo-arenoso y sin problemas de compactación. El suelo procedente de la tetechera es extremadamente rico en materia orgánica, bajo en carbono orgánico, alto en K intercambiable, con valores medios en Mg intercambiable, sin problemas de compactación y con textura franco-arcillo-arenosa. El suelo procedente del

bacteria and it was poured 1 milliliter of the dilution 10-3 to determine the total number of fungi growth in the culture medium of potato dextrose agar (PDA), it was incubated for 24 to 48 hours at 28 oC. Based on the characteristically development of the evaluated microorganism, was determined the presence and frequency of colonies through a direct count in the petri dish. These results were registered and reported in terms of colony forming units (CFU) per gram of soil. The data was transformed to logarithmic units for its statistical analysis.

The colony forming units per gram of dry soil constitutes one of the units in which the population found of microorganisms is expressed on the soil and can be defined according to Orozco (1999), as the quantity of colonies that develops on a solid culture medium (mainly, agar) from the swabbing in the soil extract with a determined dilution, counted in a petri dish in which can be counted between 30 to 300 individual colonies.

Statistical analysis, the comparison was made through (ANOVA) with a significance level of 5%. For the means separation was applied the Tukey test (≤0.05) with the SAS program version 9.2 (SAS Institute, Cary, NC, United States). To satisfy the normality criteria and the homogeneity of variance, the values from the count of the microorganism number were subjected to a logarithmic transformation (log10) and natural logarithm previous to the respective variance analysis, in order to have homogeneity in the data.


Physical and chemical characteristics of the soil

In the three vegetation patches the soil are minerals since less of 12% of the mineral fraction contains less than 60% of clay. According to the Mexican Official Standard (2010) for the soil analysis, the alkaline evaluated soils are poor in N, high in P, interchangeable cationic capacity and interchangeable Ca, according to the percentage of interchangeable sodium, are soils with no salinity and sodicity problems.

The soil from xeric shrub is rich in organic matter, low on organic carbon, high in interchangeable K and Mg is a loamy-clay-sandy y without compaction problems. The soil from the teteche is extremely rich in organic matter, low on organic carbon, high in interchangeable K, with mean values in interchangeable Mg, without compaction problems and


cardonal es extremadamente pobre en materia orgánica, bajo en carbono orgánico, con valores medios de K y Mg intercambiable y es un suelo franco, con problemas de compactación (Cuadro 1).

Variación estacional

Se observaron diferencias en las poblaciones microbianas rizosféricas en función de la época del año y de los tipos de vegetación estudiados, tanto para Viguiera dentata como para Ferocactus latispinus (Cuadro 2).

Las poblaciones de bacterias de la rizósfera de Viguiera dentata fueron mayores para el matorral que para tetechera y el cardonal tanto en la época de lluvias como en la época seca. Mientras tanto, los hongos asociados con Viguiera dentata no variaron en la época de lluvias y se observaron mayores poblaciones en la época de sequía en tetechera comparado con matorral y cardonal.

with a sandy-clay-loam texture. The soil from cardon is extremely poor in organic matter, low on organic carbon, with mean values of K and interchangeable Mg, is loam, with compaction problems (Table 1).

Seasonable variation

Differences were observed in the rizospheric microbial population in function of the time period of the year and the studied vegetation types, both Viguiera dentate as for Ferocactus latispinus (Table 2).

The bacterial populations from the rhizosphere of Viguiera dentate were higher for the shrub than for teteche and cardon, both in rain season as in dry season. Meantime, the associated fungi with Viguiera dentata did not vary during rainy season and largest populations were observed in the dry season on teteche compared with shrub and cardon.

Características Matorral Tetechera CardonalValores

Densidad aparente (gcm-3) 1.2 1.1 1.4Arena (%) 55.3 55.2 35.3Limo (%) 22 26 40

Arcilla (%) 22.7 18.8 24.7Clase textural Franco-arcillo-arenosa Franco-arcillo-arenosa Franca

pH 7.8 7.5 7.7Conductividad eléctrica (dsm-1) 0.40 0.38 0.39

Capacidad de intercambio catiónico (c mol kg-1) 39.59 25.04 36.6Sodio (c mol kg-1) 3.83 3.09 3.58

Potasio (c mol kg-1) 15.86 5.62 1.98Calcio (c mol kg-1) 32.8 34.5 16.9

Magnesio (c mol kg-1) 3.6 2.7 1.4Carbono orgánico (%) 2.01 2.70 0.08

Fósforo orgánico (ppm) 2595 6921 3460

Materia orgánica (%) 3.46 4.65 0.137Nitrógeno (%) 0.011 0.008 0.005

Fósforo (%) 16.3 18.7 11.7

Cuadro 1. Propiedades físicas y químicos de los suelos de tres parches de vegetación en una zona semiárida de Zapotilán, Puebla.

Table 1. Physical and chemical properties from three soil vegetation patches in a semiarid zone from Zapotitlan, Puebla.


Variación estacional entre poblaciones de bacterias y hongos para cada especie vegetal V.dentata

Las poblaciones de hongos fueron mayores que la de las bacterias tanto en época de lluvias como en sequía (Cuadro 3a). Esto no corresponde con lo reportado por Aguilar (1998) que reporta el conteo de bacterias y hongos en la rizósfera de mezquite (Prosopis laevigata), un árbol de la familia Leguminosae que forma islas de fertilidad en un ecosistema semiárido, a 30 km de Dolores Hidalgo, en el norte del estado de Guanajuato, en donde las poblaciones de bacterias oscilaron entre 16.11 a 17.90 UFC por gramo de suelo seco y para hongos de 10.81 a 12.04 UFC. En un estudio realizado en Chaco que forma parte del desierto de Monte Central de San Juan, Argentina, cuya vegetación está dominada por especies de la familia Zigofilácea (Bulnesia retama y Larrea divaricata entre otras), se encontró una abundancia mayor de bacterias que de hongos en asociación con arbustos (Vega et al., 2010). González et al. (2009) reportaron que las bacterias fueron más abundantes que los hongos con valores de 16.35 ln UFC por gramo de suelo seco y 11.18 ln UFC por gramo de suelo seco respectivamente, en una comunidad de plantas desérticas de artemisa (Artemisa tridentata) cerca de Lewiston, Idaho, donde el suelo es de textura franco arenoso grueso con un pH de 7.1.

Seasonal variation among bacterial and fungal population for each V. dentata specie

The fungal populations were larger than the bacterial, in both season rain and drought (Table 3a). This doesn´t correspond to what Aguilar (1998) reported, who reported that the count of bacterial and fungal in the rhizosphere of mezquite (Prosopis laevigata), a tree from the Leguminosae family that forms fertility islands in a semiarid ecosystem, 30 km from Dolores Hidalgo, north in the state of Guanajuato, where the bacterial populations oscillated between 16.11 to 17.90 CFU per gram of dry soil and for fungal from 10.81 to 12.04 CFU. In the study made in Chaco that is part of the desert of Monte Central of San Juan, Argentina, whose vegetation is dominated by species of the Zigofilacea family (Bulnesia retama and Larrea divaricate among others), it was found a larger abundance of bacteria than fungi in association with shrubs (Vega et al., 2010).

González et al. (2009) reported that the bacteria were more abundant that fungal, with values of 16.35 ln CFU per gram of dry soil and 11.18 ln CFU per gram of dry soil respectively, in a community of desert plants of artemisa (Artemisa tridentate) close to Lewiston, Idaho, where the soil texture is coarse sandy loam with a pH of 7.1.

Cuadro 2. Comparación de medias de las poblaciones de hongos y bacterias rizosféricas asociadas con V.dentata y F.latispinus en tres parches de vegetación, en dos épocas del año en el Valle de Zapotilán, Puebla. Las poblaciones microbianas son expresadas en logaritmo natural.

Table 2. Mean comparison of the rizospheric fungi and bacterial populations associated with V.dentata and F. latispinus in three vegetation patches, in two time periods in the Valley of Zapotitlan, Puebla. The microbial populations are expressed natural logarithm.

Valores con la misma letra, para cada especie vegetal, en cada columna no son estadísticamente diferentes, de acuerdo con la prueba Tukey (p≤0.05), n=18 de las unidades formadoras de colonias por gramo de suelo seco.

Época del añoParches de vegetación Lluvias Secas

Bacterias Hongos Bacterias HongosV.dentata ln UFC por gramo de suelo secoMatorral 13.38a 16.46a 13.26a 12.86ab

Tetechera 12.50b 15.77a 11.90b 11.34b

Cardonal 12.51b 16.07a 10.40c 14.52aF.latispinus

Matorral 13.10a 16.50a 11.08b 11.54a

Tetechera 13.05a 10.61a 13.40a 11.55a

Cardonal 13.56a 16.69a 10.08c 11.64a


F. latispinus

A pesar de que no se encontraron diferencias estadísticas entre las poblaciones de bacterias y hongos, éstos últimos fueron más abundantes en época de lluvias y en sequía (Cuadro 3a).

Variación estacional entre las especies vegetales

En este estudio se encontró que existió un mayor número de colonias de bacterias en F.latispinus que en V.dentata en el período de lluvias. La tendencia contraria se observó en el caso de la época seca para los hongos (Cuadro 3b). Los resultados de este estudio muestran una influencia del tipo de vegetación sobre la abundancia de bacterias. En un estudio realizado en dos ecosistemas áridos del centro de Utah, en los Estados Unidos también mostró una mayor abundancia de UFC de bacterias que de hongos en suelos debajo del arbusto Artemisia tridentata, en coincidencia con una mayor tasa de descomposición de la materia orgánica (Saetre y Sartk, 2005).

Estados Unidos de América también mostró una mayor abundancia de UFC de bacterias que de hongos en suelos debajo del arbusto Artemisia tridentata, en coincidencia con una mayor tasa de descomposición de la materia orgánica (Saetre y Sartk, 2005).

F. latispinus

Although there were no statistical differences among the fungal and bacterial populations, the latter were more abundant in the rain and drought season (Table 3a).

Seasonal variation among species

This study found that there were a greater number of bacterial colonies in F.latispinus, than V.dentata in the rain season. The opposite trend was observed in the case of dry season for the fungal (Table 3b). The results in this study show an influence in the type of vegetation over the abundance of bacteria. In a study made in two arid ecosystems at the center of Utah in the United States also showed a larger abundance of bacterial than fungal CFU, in the soil underneath shrubs of Artemisia tridentata, in coincidence with a greater rate of organic matter decomposition (Saetre and Sartk, 2005).

Meanwhile there were differences in the dry season between rhizospheric bacteria of Viguiera dentata and Ferocactus latispinus, the same was observed in fungal (Table 3b). In a similar way, Vega et al. (2010) in patches of Bulnesia retama and Larrea divaricada from the desert of Monte Central in San Argentina found differences in the abundance of total bacteria in the dry season.

Cuadro 3. a) Comparación de medias de las poblaciones de hongos vs bacterias rizosféricas asociadas con V.dentata y F.latispinus, y b) Comparación de medias de las poblaciones de hongos y bacterias rizosféricas asociadas con V.dentata vs F.latispinus, en dos épocas del año en el Valle de Zapotitlán, Puebla. Las poblaciones microbianas son expresadas en logaritmo natural.

Table 3. a) mean comparison for the fungal and rhizospheric bacteria populations associated with V.dentata and F. latispinus; and b) mean comparison for the fungal and rhizospheric bacteria populations associated with V. dentata vs F. latispinus, in two seasons of the year in the Valley of Zapotitlan, Puebla. The microbial populations are expressed in natural logarithm.

(a) (b)Especie Época del año

Lluvias Secas Lluvias SecasV.dentata ln UFC por gramo de suelo seco bacteriasBacterias 10.49b 11.85b V.dentata 10.49b 11.85aHongos 13.79ª 12.90a F.latispinus 10.94a 11.52b

F.latispinus HongosBacterias 10.94ª 11.52a V.dentata 13.79a 12.90aHongos 12.58ª 11.58a F.latispinus 12.58a 11.58a

(a) y (b). Valores con la misma letra en una columna, para cada grupo microbiano, no son estadísticamente diferentes según la prueba de Tukey (p≤0.05) n=18 de las unidades formadoras de colonias por gramo de suelo seco.


Mientras tanto existieron diferencias en la época seca entre las bacterias rizosféricas de Viguiera dentata y Ferocactus latispinus, lo mismo se observó en hongos (Cuadro 3b). De manera similar, Vega et al. (2010) en el desierto del Monte Central en San Argentina en parches de Bulnesia retama y Larrea divaricada, encontraron diferencias en la abundancia de bacterias totales en la época seca.

Variación estacional entre las poblaciones de bacterias y hongos

En V. dentata, las poblaciones de bacterias fueron mayores en la época seca que en la de lluvias. Lo mismo se observó para F. latispinus (Cuadro 4). Este resultado contrasta con el de un estudio realizado en Tlapehuala, estado de Guerrero, en la rizósfera de plantas de ilama (Annona diversifolia Saff) en cuatro épocas del año, en un suelo de textura franco arenoso y pH de 6.6, las poblaciones de bacterias totales fueron más abundantes en la época de mayor precipitación (Cortés et al., 2009). Berg et al. (1998) registraron bajas poblaciones de bacterias en la época seca y altas poblaciones en invierno de un bosque de pino silvestre (Pinus sylvestris L.) situado cercano a Wekerom, en los países bajos.

Las colonias de hongos rizosféricas asociadas con V. dentata y F.latispinus fueron más abundantes en el periodo de lluvias que en el de secas (Cuadro 4). Por su parte Cortés et al. (2009) encontraron que las poblaciones de hongos fueron mayores en épocas secas que en la de lluvias en la rizósfera de ilama (Annona diversifolia Saff), en un suelo de Tlapehuala, estado de Guerrero.

Análisis comparativo de bacterias vs hongos en dos cambios estacionales de cada especie vegetal

En V. dentata (Cuadro 4), las poblaciones de hongos rizosféricos fueron mayores a las de las bacterias en las dos estaciones. Concordantemente, Carneiro et al. (2008) reportó que la población de hongos fue mayor al de las bacterias en todos los periodos de un año, en un sitio de Paraíba, Brazil, en una región semiárida. Por su parte Vega et al. (2010) reportaron que la densidad de bacterias fue dominante sobre hongos en un suelo que forma parte del desierto del Monte Central de San Juan Argentina, cuya vegetación está dominada por especies de la familia Zigofilácea.

La población de bacterias fue mayor en F.latispinus que en V.dentata. Al comparar las colonias de hongos entre las especies; hubo una mayor abundancia de colonias en

Seasonal variation among bacterial and fungal population

In the populations of V. dentate, the bacteria were greater in the dry season than in rain. The same was observed for F. latispinus (Table 4). This result contrast with a study made in Tlapehuala, state of Guerrero, in the rhizosphere of ilama plants (Annona diversifolia Saff) in four seasons of the year, in soils with a sandy loam texture and a pH of 6.6, the total bacteria population were more abundant in the season of more precipitation (Cortes et al., 2009). Berg et al. (1998) registered low population of bacteria in the dry season and high population during the winter in a forest of wild pine (Pinus sylvestris L.) located close to Wekerom to the Netherlands.

The rhizospheric fungi colonies associated with V. dentata and F. latispinus were more abundant in the rain season than in dry (Table 4). Meanwhile Cortes et al. (2009) found that the fungal populations were greater in the dry season than in rain in the rhizosphere of ilama (Annona diversifolia Saff), in a soil of Tlepehuala, in the state of Guerrero.

Cuadro 4. Comparación de medias de dos épocas del año de poblaciones de bacterias y hongos rizosféricos asociados con V.dentata y F.latispinus, y de bacterias vs hongos. Las poblaciones microbianas son expresadas en logaritmo natural.

Table 4. Means comparison in two seasons of the year, in populations of bacterial and rhizospheric fungi associated with V. dentata and F. Latispinus and bacterial vs fungal. The microbial populations are expressed in natural logarithm.

Valores con minúsculas con la misma letra, para cada grupo microbiano, en una fila no son estadísticamente diferentes, valores con mayúsculas con la misma letra en columnas y filas son estadísticamente iguales. Según la prueba de Tukey (p≤ 0.05)n=18 y n=36 respectivamente de las unidades formadoras de colonias por gramo de suelo seco.

Especie Época del añoLluvias Secaln UFC por gramo de suelo seco

V.dentataBacterias 10.49bD 11.85aCHongos 13.79aA 12.90bB

F.latispinusBacterias 10.94bA 11.52aAHongos 12.58aA 11.58aA


V.dentata que en F.latispinus (Cuadro 4). Silvester et al. (1982) consideran que existe una relación directa entre el número y taxa de microorganismos encontrados en las raíces con la especie vegetal considerada.

Al promediar las observaciones de las dos épocas del año, se observó que las poblaciones de microorganismos fueron afectadas diferencialmente por la especie vegetal hospedera (Cuadro 5). Se observaron mayores poblaciones de bacterias asociadas con V.dentata que con F.latispinus, mientras que la tendencia contraria se observó para el caso de los hongos.

Se observaron variaciones en los UFC registradas en las dos épocas del año muestreadas. En promedio se observan las siguientes tendencias: a) las UFC de bacterias fueron mayores en el período seco que en el de lluvias para ambas especies (Cuadro 4), b) las UFC de hongos fueron superiores en época de lluvias que en el periodo seco (Cuadro 4), c) las UFC de hongos totales fueron más abundantes que el de las bacterias en la rizósfera de ambas especies en la época de lluvias (Cuadro 4). Esto concuerda con el estudio de Cortés et al. (2008) donde reportan que las UFC de hongos registradas en época seca fueron superiores en la rizósfera de ilama (Annona diversifolia Saff). Carneiro et al. (2008) encontraron que la población de hongos fue mayor en todos los períodos (período1 de octubre de 2003 a septiembre de 2004 y período 2 de octubre de 2004 a septiembre de 2005) de estudio del año en la rizósfera en una zona semiárida brasileña.

Comparative analysis of bacterial vs. fungal in two seasonal changes of each specie

In V. dentata populations (Table 4) of rhizospheirc fungi were greater to the bacteria in both seasons. Coincidentally, Cameiro et al. (2008) reported that the fungal population was greater to the bacteria in all seasons of the year, in a site of Paraiba, Brazil, in a semiarid region. Meanwhile Vega et al. (2010) reported that the density of bacteria was dominant on fungi in a soil that is part of the desert from Monte Central of San Juan Argentina, whose vegetation is dominated by species of the Zigofilacea family.

The bacterial population was greater in F. latispinus than in V. dentata. Comparing the fungal colonies between species, there was a greater abundance of colonies in V. dentata than in F latispinus (Table 4). Silvester et al. (1982) considers that a direct relationship exists between the number and the microorganism rate found in roots with the considered specie.

By averaging the observations of the two seasons of the year, was observed that the microorganism populations were differentially affected by the host specie (Table 5). Greater bacterial populations were observed associated with V. dentata than with F. latispinus, as the contrary tendency was observed for the fungal case.

Variations were observed in the registered CFU samplings for the two seasons of the year. On average, the following trends: a) the bacterial CFU were greater in the dry season

(a) (b)Factor Poblaciones Factor Poblaciones

ln UFC por gramo de suelo seco ln UFC por gramo de suelo secoEspecie Bacterias Época Bacterias

V.dentata 10.49b Lluvias 10.63bF.latispinus 11.52a Secas 11.89a

Hongos HongosV.dentata 13.28a Lluvias 13.19a

F.latispinus 11.58b Secas 12.24a

Cuadro 5. Comparación de medias de las poblaciones de hongos y bacterias rizosféricas asociadas con Viguiera dentata y Ferocactus latispinus a) para cada grupo microbiano; y b) para cada estación, en dos épocas del año en el Valle de Zapotilán, Puebla. Las abundancias de las poblaciones microbianas son expresadas en logaritmo natural.

Table 5. Means comparison of the fungi and rhizospheric bacteria populations associated with Viguiera dentata and Ferocactus latispinus a) for each microbial group; and b) for each season, in two seasons of the year in the Valley of Zapotitlan Puebla. The abundance of microbial populations is expressed in natural logarithm.

Valores con la misma letra en una columna, para cada grupo microbiano en (a) y para cada estación (b) no son estadísticamente diferentes. Según Tukey (p≤ 0.05) de las unidades formadoras de colonias por gramo de suelo seco.


Para continuar con otros estudios de densidad microbiana en esta zona se recomienda aumentar la extensión temporal de recolección, así como considerar a un número mayor de especies con estrategias diferentes de historia de vida.

En los sistemas áridos y semiáridos la vegetación se distribuye en parches. Asociados a estos parches, existen microorganismos como hongos y bacterias que son importantes para el crecimiento de las plantas, ya que favorecen la absorción de los nutrimentos, fijan nitrógeno e intervienen en la descomposición de la materia orgánica, liberan enzimas fundamentales en el ciclo de los nutrimentos, producen hormonas para el crecimiento de las plantas y suprimen patógenos (Vega et al., 2010).

Conclusiones

La abundancia de grupos funcionales microbianos varió entre ambas estaciones y entre las dos especies vegetales. En el periodo de lluvias los hongos fueron abundantes, las bacterias tuvieron mayor abundancia en época seca.

Los valores de colonias de hongos en los parches de vegetación resultaron ser mayores que los de las bacterias en ambas especies, pudiéndose decir que la población microbiana de hongos rizosféricos puede ser un factor determinante en los suelos, debido a su sensibilidad.

El conteo microbiológico de bacterias y hongos totales puede ser utilizado en estudios referentes a colonización y establecimiento de plantas, al mostrara en términos de su abundancia que son sensibles a los tipos de planta y al clima, además de que la variación de la biomasa microbiana es un indicador medible, debido a que es una de las pocas fracciones de materia orgánica, biológicamente significativa.

Así las poblaciones de bacterias y hongos tienen el potencial para ser utilizados como indicadores de la invasibilidad, ya que nos permiten saber la situación actual del suelo, son rápidos de medir, además de que su distribución espacial esta relacionada con variaciones en la cantidad y calidad de la materia orgánica, con la disponibilidad de los nutrimentos y con la humedad del suelo.

than in the rain for each specie (Table 4); b) the fungal CFU were superior in the rain season than in dry (Table 4); and c) the CFU of total fungi were more abundant than in the rhizosphere bacteria of both species in the rain season (Table 4). This agrees with the study of Cortes et al. (2008) who reported that the registered fungal CFU in dry season were superior in the rhizosphere of ilama (Annona diversifolia Saff). Carmeiro et al. (2008) found that the fungal population was greater in all the periods (period 1 from October 2003 to September 2004 and period 2 from October 2004 to September 2005) of study of the year in the rhizosphere in a semiarid Brazilian zone.

To continue with other studies of microbial density in this zone is recommended to increase the temporal extension of recollection, as to consider a greater number of species with different strategies in their history of life.

In the arid and semiarid systems the vegetation is distributed in patches. Associated to this patches, there exist microorganism like fungi and bacteria that are important for the plants growth, as they favor the nutrients adsorption, fix nitrogen and intervene in decomposition of the organic matter, release fundamental enzymes in the nutrient cycle, hormone production for the plants growth and suppress pathogens (Vega et al., 2010).

Conclusions

The abundance of microbial functional groups varies between both seasons and between the two species. In the rain season the fungal were abundant, the bacteria had greater abundance in the dry season.

The colony values of fungi in the vegetation patches resulted to be greater than the bacteria in both species, being able to say that the microbial population of rhizospheric fungi can be a determinant factor in soils, due to its sensibility.

The microbiological count of total bacteria and fungi can be used in studies on plants colonization and establishment, showing in terms of its abundance that are sensible to the plant type and weather, besides the variation of the microbial biomass is a measurable indicator, due to is one of the few fractions of organic matter, biologically significant.


Agradecimientos

Este trabajo forma parte de la tesis doctoral de la primera autora en el Doctorado en Ciencias Biológicas y de la Salud de la Universidad Autónoma Metropolitana.

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Although the bacterial and fungal population has the potential to be used as indicators for the invasiveness, due to, they allow us to know the actual situation of the soil, fast to measure, besides its spatial distribution is related with variations in the quantity and quality of the organic matter, with nutrients availability and soil moisture.

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La colección INIFAP de frijol ayocote (Phaseolus coccineus L.) I. Distribución geográfica de sitios de colecta*

The INIFAP collection of runner bean (Phaseolus coccineus L.) I. Geographical distribution of collection sites

Ma. Luisa Patricia Vargas Vázquez1, José Socorro Muruaga Martínez1, Rogelio Lépiz Ildefonso2 y Alfredo Pérez Guerrero3

1Programa de Recursos Genéticos. Campo Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. A. P. 307. C. P. 56250. Tel. (595) 9212657. Coatlinchán, Estado de México, México. ([email protected]). 2Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad de Guadalajara. Carretera Guadalajara-Nogales, km 15.5. C. P. 45110. Zapopan, Jalisco, México. ([email protected]). 3Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. Carretera México-Texcoco Montecillo, km 36.5, Estado de México. C. P. 56230. Tel. (595) 9520200. ([email protected]). Autora para correspondencia: [email protected].



Resumen

El frijol ayocote (Phaseolus coccinus L.) es originario de las partes altas de Mesoamérica, donde se ha cultivado desde tiempos precolombinos, estudios recientes señalan que se domesticó hace 2 200 años en el Valle de Tehuacán, Puebla, México. Se cultiva en forma anual, pero en su hábitat natural crece en forma perenne en regiones húmedas en altitudes de más de 1 800 msnm. Después del frijol común, el frijol ayocote es la segunda especie de mayor importancia para la alimentación de los mexicanos, y el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias resguarda 798 accesiones de variedades mexicanas nativas bajo conservación ex situ. Como la variabilidad genética y fenotípica de las plantas está influenciada por los factores ecológicos, es preciso conocer la distribución geográfica y características edafoclimáticas de los sitios de colecta del germoplasma de Phaseolus coccineus L. Para ello, en 2009 en el laboratorio de Sistemas de Información Geográfica de INIFAP se elaboraron mapas de distribución geográfica de los sitios de colecta de las 798 accesiones de variedades nativas mexicanas de la forma cultivada, con sus características edáficas y climáticas. Para este propósito se utilizaron las coordenadas geográficas de los sitios de colecta, los mapas de regiones fisiográficas del Instituto Nacional de Estadística,

Abstract

The runner bean (Phaseolus coccinus L.) is native to the highlands of Mesoamerica, where it has been cultivated since pre-Columbian times, recent studies show that was domesticated 2 200 years ago in the Valley of Tehuacan, Puebla, Mexico. It is grown annually, but in the wild perennial grows in humid regions at altitudes of more than 1 800 meters above the sea. After the common bean, runner bean is the second most important species for food of Mexicans, and the National Institute for Forestry, Agriculture and Livestock protects 798 accessions of native Mexican varieties under ex situ conservation. As the genetic and phenotypic variability of plants is influenced by ecological factors, is necessary to know the geographical distribution and edaphoclimatic characteristics of the germplasm collection sites of Phaseolus coccineus L. To do this, in 2009 in the laboratory of Geographic Information Systems of INIFAP were mapped the geographical distribution of collection sites of the 798 accessions of Mexican landraces of the cultivated form, with its edaphoclimatic characteristics. For this purpose we used the geographical coordinates of collection sites, maps of physiographic regions of the National Institute of Statistics, Geography and Informatics (INEGI) and the information

Ma. Luisa Patricia Vargas Vázquez et al.1248 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

Geografía e Informática (INEGI) y la información de tipo de clima, suelo y vegetación de la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO). Se obtuvieron y visualizaron mapas con los programas de cómputo “Earth Resources Data Analysis System” y “Environmental System Research Institute”. El 81% de las accesiones de ayocote se colectaron en el Eje Neovolcánico y la Sierra Madre Oriental, en las subprovincias Lagos y Volcanes del Anahuac y Carso Huasteco. Los climas mas representados fueron los templados húmedos y semiáridos, asociados en su mayoría al bosque mixto de encino y pino en suelo cambisol éutrico.

Palabras clave: sistemas de información geográfica, variabilidad genética, variabilidad ecológica.

Introducción

La complejidad del relieve mexicano definido por grandes cadenas montañosas y numerosas provincias fisiográficas, por el amplio rango latitudinal de 18° 13’, las diferencias altitudinales de 5 740 m, la influencia de los mares que circundan el territorio nacional, todos ellos factores que definen la existencia de 28 ambientes climáticos (Medina et al., 1998) y la sobreposición y entrelazamiento de dos grandes regiones biogeográficas (neártica y neotropical) así como los diferentes tipos de suelos, han favorecido la diversidad genética, la evolución de las plantas y el endemismo, dando origen a una de las biotas más diversas, por lo que México es considerado uno de los 17 países megadiversos del mundo.

Por otra parte, la llegada del hombre al Continente Americano hace más de 30 000 años, el desarrollo de vastas culturas en la región Mesoamericana en general y en México en particular (Castillo, 2004), y de la práctica de la agricultura a lo largo de 10 000 años sustentada por la diversidad florística nativa, han desempeñado un papel importante en la domesticación, conservación y dispersión de las especies autóctonas cultivadas que hoy conocemos.

Por lo que se refiere al frijol, reciente información genética, establece que el género Phaseolus es de origen mesoamericano y que la domesticación del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) ocurrió en ambos centros de diversidad, Mesoamericano y Andino (Bitocchi et al., 2011). Por lo que se refiere al frijol ayocote, patola o patol (Phaseolus coccineus L.) sólo se han encontrado restos arqueológicos de la forma cultivada en

of climate, soil and vegetation from the National Commission for Knowledge and use of Biodiversity (CONABIO). Maps were obtained and visualized with computer programs “Earth Resources Data Analysis System” and “Environmental System Research Institute”. 81% of the accessions of runner bean were collected in the Neovolcanic axis and the Sierra Madre Oriental in the subprovinces Lakes and Volcanoes of Anáhuac and Carso Huasteco. The most represented climates were temperate humid and semi-arid, mostly associated to mixed forest of oak and pine in eutric cambisol soil.

Key words: geographical information systems, genetic variability, ecologic variability.

Introduction

The complexity of the Mexican landscape defined by large mountain ranges and numerous physiographic provinces, the large latitudinal range of 18° 13’, altitudinal differences of 5 740 m, the influence of the seas surrounding the country, all factors that define the existence of 28 climatic zones (Medina et al., 1998) and the overlap and entanglement of two major biogeographic regions (Nearctic and Neotropical) and as different soil types, have favored the genetic diversity, plant evolution and endemism, giving rise to one of the most diverse biota, so that Mexico is considered one of the 17 mega diverse countries in the world.

Moreover, the arrival of man to the Americas for more than 30 000 years, the development of vast cultures in the Mesoamerican region in general and particularly in Mexico (Castillo, 2004), and the practice of agriculture along 10 000 years supported by the native floristic diversity have played an important role in the domestication, conservation and spread of cultivated native species we know today.

As regards the beans, recent genetic information establishes that the genus Phaseolus is of Mesoamerican origin and that the domestication of common bean (Phaseolus vulgaris L.) occurred in both centers of diversity, Mesoamerican and Andean (Bitocchi et al. 2011). As regards the runner bean, patola or pathol (Phaseolus coccineus L.) were only found archaeological remains of the cultivated form in Mesoamerica, particularly in Mexico. According to Kaplan and McNeish (1960) cited by Delgado (1988), the oldest runner remains were found in the caves of Ocampo,

La colección INIFAP de frijol ayocote (Phaseolus coccineus L.) I. Distribución geográfica de sitios de colecta 1249

Mesoamérica y particularmente en México. De acuerdo con Kaplan y McNeish (1960) citados por Delgado (1988), los restos más antiguos de ayocote, se encontraron en las Cuevas de Ocampo, Tamaulipas, con una edad entre 5 500 y 7 000 años aC. También Delgado (2006) señala que como México es el centro de diversidad de Phaseolus, la historia geológica de la región tiene relevancia en la evolución del género y sugiere que éste se diversificó con la formación del Eje Neovolcánico Transversal.

Las principales especies del género Phaseolus que se cultivan en México son: P. vulgaris L., P. coccineus L., y P. lunatus L. (Cárdenas, 1984). P. coccineus L., subespecie coccineus se maneja como cultivo anual, pero en su hábitat natural tanto la forma silvestre como domesticada, crecen en forma perenne en regiones templadas húmedas y templadas semiáridas en altitudes de más de 1 800 m (IBPGR, 1983). Como anual, se siembra de temporal en asociación con maíz. Las variedades que se siembran asociadas con maíz en climas templados sub-húmedos o semiáridos, pueden ser de guías cortas y de ciclo intermedio; en sitios de clima semitropical y húmedo, se cultivan variedades trepadoras que maduran mucho después que el maíz (Hernández X et al., 1979).

En algunos casos se maneja como cultivo perenne; se siembra el primer año asociado con maíz y el segundo se maneja como unicultivo, o de nuevo asociado con maíz o con árboles frutales (Hernández X et al., 1979). En la subprovincia fisiográfica Carso Huasteco de México, Vargas et al. (2011) observaron notable variación y diferenciación fenotípica en el germoplasma local, lo que evidencia la considerable variabilidad genética en los ayocotes de dicha zona. En general, la variabilidad del ayocote ha sido favorecida por la continua introgresión genética entre ambas formas, facilitada por la polinización cruzada de la especie e incrementada por la selección y dispersión artificial practicada por los humanos (Delgado, 1988). Producto de las actividades de exploración, colección y preservación de las formas cultivadas y silvestres de frijol realizadas por diferentes investigadores en los últimos 40 años, el banco de germoplasma de INIFAP cuenta actualmente con un total de 798 accesiones de la forma domesticada de dicha especie bajo conservación ex situ en el Campo Experimental Valle de México (Cárdenas et al., 1996).

No obstante el gran número de colectas existentes y la variabilidad genética observada, en la actualidad solo existe una variedad de ayocote (Blanco Tlaxcala), cuyo método de obtención fue un compuesto multilineal (Muruaga, 1996,

Tamaulipas, aged between 5 500 and 7 000 years BC. Also Delgado (2006) notes that since Mexico is the center of diversity of Phaseolus, the geological history of the region has relevance in the evolution of the genus and suggests that it is diversified with the formation of transverse Neovolcanic axis.

The main species of the genus Phaseolus grown in Mexico are: P. vulgaris L., P. coccineus L., and P. lunatus L. (Cárdenas, 1984). P. coccineus L., subspecies coccineus is handled as an annual crop, but in their natural habitat as both wild and domestic, are grown perennially in temperate humid and temperate semi-arid regions at altitudes of more than 1 800 m (IBPGR, 1983). As an annual crop, is sown under rainfed in association with maize. The varieties that are planted with maize in sub-humid temperate or semiarid, the guides can be short and of intermediate cycle; in sites of a subtropical climate and humid, vines varieties are cultivated that ripen much later than maize (Hernández X et al., 1979).

In some cases treated as perennial crop, is planted the first year associated with corn and the second is handled as monoculture, or again associated with corn or fruit trees (Hernández X et al., 1979). The physiographic subprovince of Carso Huasteco Mexico, Vargas et al. (2011) observed significant phenotypic variation and phenotypic differentiation in the local germplasm, which shows considerable genetic variability in the runner bean in that area. In general, the variability of the runner bean has been favored by continued genetic introgression between the two forms, facilitated by cross-pollination of the species and increased by selection and artificial spread practiced by humans (Delgado, 1988). Proceeds from the exploration, collection and preservation activities of the cultivated form and wild of beans made by different researchers in the past 40 years, INIFAP´s germplasm bank now has a total of 798 accessions of the domesticated form of these species under ex situ conservation in the Experimental Field Valley of Mexico (Cardenas et al., 1996).

Despite the large number of existing collections and genetic variability observed at present there is only one variety of runner bean (Blanco Tlaxcala), whose method of obtaining was a multi linear compound (Muruaga, 1996, Zavala et al., 2000) with tolerance to diseases such as anthracnose, common blight, rust and halo blight (Rosales Serna et al., 2004). This demonstrates the underutilization of genetic diversity present in this collection which to date has been little explored for intensive use in Mexico.


Zavala et al., 2000) con tolerancia a las enfermedades tales como: antracnosis, tizón común, roya y tizón de halo (Rosales Serna et al., 2004). Lo anterior demuestra la subutilización de la gran diversidad genética presente en dicha colección que a la fecha ha sido poco explorada para su utilización intensiva en México.

Con el propósito de conservar la diversidad genética vegetal existen los bancos de semillas que aseguran la futura utilización de sus genes. Es indispensable conocer la variabilidad genética preservada y los mecanismos que la generaron. Se reconoce también la necesidad de generar información que permita revelar sus características genéticas de valor agronómico, para el mejoramiento de la forma cultivada y su utilización en la producción de alimentos. Igualmente, los conservadores y fitomejoradores están conscientes que el conocimiento de la variabilidad genética de P. coccineus es útil para mejorar las variedades cultivadas de P. vulgaris, ya que en el frijol ayocote están presentes genes no encontrados en el frijol común, como genes de resistencia a algunas enfermedades, tolerancia a plagas y tolerancia a factores abióticos como la sequía y las heladas.

Ruiz (2009) al estudiar la diversidad genética de los ayocotes del Carso Huasteco, de la colección del INIFAP, identificó secuencias genómicas que confieren resistencia a antracnosis y tizón común en accesiones de Zacapoaxtla y Tlatlauquitepec, Puebla. Por otra parte, el conocimiento de las características edafoclimáticas de los sitios de colecta y su distribución geográfica, permitirá identificar subprovincias y sitios donde sea necesario ampliar la colección de variedades criollas de ayocote, y sugerir las probables características adaptativas de la especie en ambientes extremos.

Para conocer su distribución geográfica y las características edafoclimáticas de los sitios de colecta de la forma cultivada de la especie, se trabajó con las coordenadas geográficas de sitios de colecta, distribución por entidad federativa, altura sobre el nivel del mar, región natural, provincia y subprovincia fisiográfica, tipo de clima, suelo y vegetación de dichos sitios. En la trilogía “clima-suelo-planta” el suelo interviene como un intermediario entre el clima y la planta aumentando o disminuyendo los efectos climáticos (Gaucher, 1971).

El suelo también presenta especificidad de acción sobre las plantas de modo que soporta diferentes tipos de vegetación. La naturaleza desarrolla en orden las plantas mas adaptadas para cada combinación de suelo y clima determinando así la composición de una comunidad (Stallings, 1979).

With the purpose of conserving plant genetic diversity seed banks exist to ensure the future use of their genes. It is essential to know the genetic variability preserved and the mechanisms that generated it. It also recognizes the need to generate information to reveal their genetic characteristics of agronomic value, for the improvement of the cultivated form and its use in food production. Similarly, conservatives and breeders are aware that knowledge of the genetic variability of P.coccineus is useful for improving cultivated varieties of P. vulgaris, as in the runner bean genes are present not found in the common bean, as genes for resistance to diseases, tolerance to pests and tolerance to abiotic factors such as drought and frost.

Ruiz (2009) to study the genetic diversity of the runner beans from Carso Huasteco, from INIFAP´s collection, identified genomic sequences that confer resistance to anthracnose and common bacterial blight in accessions of Zacapoaxtla and Tlatlauquitepec, Puebla. On the other hand, knowledge of edaphoclimatic characteristics of the collection sites and their geographical distribution will identify sub provinces and sites where is necessary to extend the collection of native varieties of runner bean, and suggest the probable adaptive characteristics of the species in extreme environments.

To know the geographic distribution and edaphoclimatic characteristics of collection sites of the cultivated form of the species, it was worked with the geographical coordinates of collection sites, distribution by state, height above sea level, natural region, province and physiographic sub province, type of climate, soil and vegetation of such sites. In the trilogy “climate-soil-plant” the soil acts as an intermediary between climate and the plant by increasing or decreasing the climatic effects (Gaucher, 1971).

The soil also has specificity of action on plants so that supports different types of vegetation. Nature develops, in order the most suitable plants for each combination of soil and climate and thereby determines the composition of a community (Stallings, 1979).

A region is considered physiographic province when it has a geological unit on most of its area, own morphology and distinctive, and distinctive lithology by sub provinces. The latter have the same landforms that the province but with a different frequency or magnitude; or landform dominates but is associated with different ones that do not appear as important in the rest of the province (INEGI). Physiographic regions provide the curators of germplasm banks an overview of geographical distribution of species conserved.


Una región se considera provincia fisiográfica cuando tiene un origen geológico unitario sobre la mayor parte de su área, morfología propia y distintiva, y litología distintiva por subprovincias. Estas últimas tienen las mismas geoformas que la provincia pero con diferente frecuencia o magnitud; o bien predomina la geoforma pero se asocia a otras diferentes que no aparecen en forma importante en el resto de la misma provincia (INEGI) www. inegi.gob.mx. www.lablaa.org/blaavirtual/geografia/region4/present.htm. Las regiones fisiográficas brindan a los curadores de los bancos de germoplasma un panorama de distribución geográfica de las especies que conserva.


Los datos de pasaporte de las 798 accesiones se obtuvieron del catálogo del banco de germoplasma de Phaseolus spp. del INIFAP (Cárdenas et al., 1996). Para la determinación del tipo de clima, suelo y vegetación de los sitios de colecta original se utilizaron las coberturas o capas que proporciona CONABIO, sobre poniendo los sitios de colecta con su respectivas coordenada geográficas se obtuvieron las características de las diferentes capas mencionadas de cada punto para el análisis de cada uno de ellos, esto por medio del Programa “Earth Resources Data Analysis System” ERDAS (1982) y “Environmental System Research Institute” ESRI (1996), alimentado con datos de la CONABIO.

División política estatal. Es un mapa digital que representa el límite de la república mexicana y de los Estados, a escala 1:1 000 000 con una proyección UTM (Universal Transversal de Mercator). Este mapa fue elaborado en CONABIO con información cartográfica proporcionada por el INEGI. El mapa contiene información sobre: nombres de los estados y capitales (CONABIO, 2005).

Clasificación altitudinal. Se utilizó el mapa que presenta las curvas de nivel del país cada 200 m, extraído del modelo digital del terreno escala 1:250000 de INEGI (CONABIO, 1998).

Clasificación por zonas naturales. En este mapa se clasifica al territorio, en regiones naturales. Los criterios de clasificación que se tomaron fueron: a) principales zonas climáticas: árida, trópico subhúmedo, trópico húmedo y la zona templada; y b) formas del relieve: sierras, las mesetas, los lomeríos, llanuras, etc. (Cervantes-Zamora et al., 1990).


Passport data of the 798 accessions were obtained from the germplasm bank catalog of Phaseolus spp. from INIFAP (Cardenas et al., 1996). To determine the type of climate, soil and vegetation of the original collection sites were used the coverage or layers provided by CONABIO, overlapping the collection sites with their respective geographic coordinates were obtained the characteristics of the different layers mentioned in each point to analyze each of them, this through the program “Earth Resources Data Analysis System” ERDAS (1982) and “Environmental System Research Institute” ESRI (1996), fed with data from the CONABIO.

State policy division. It is a digital map that represents the limit of the Mexican Republic and the States, at a scale of 1:1 000 000 with a projection UTM (Universal Transverse Mercator). This map was prepared in CONABIO with map data provided by INEGI. The map contains information about: names of the states and capitals (CONABIO, 2005).

Altitude classification. It was used a map that shows the contour level of the country every 200 m, taken from the digital terrain model scale 1:250000 from INEGI (CONABIO, 1998).

Classification by natural areas. This map classifies the territory into natural regions. The classification criteria that were taken were: a) major climatic zones: arid, humid tropical, humid tropics and temperate zone; and b) forms of relief: mountains, plateaus, hills, plains, etc. (Cervantes-Zamora et al., 1990).

Physiographic provinces and sub provinces. This map shows the boundaries of the physiographic provinces; limit corresponding to the sub provinces and physiographic discontinuities INEGI. The total of these is of 87 scale 1:4000 000 (Cervantes-Zamora et al., 1990).

Climate classification. This map represents the different types of climates of the Mexican republic according to the classification of Köppen modified by García, scale 1:1 000 000. The work was conducted with the support of CONABIO, funded in 1995. For the mapping data were taken from National Meteorological System (SMN), Federal Commission of Electricity (CFE), and National Water Commission (CNA). Having a total of 3 037 weather stations (García and CONABIO, 1998).


Provincias y subprovincias fisiográficas. En este mapa se presentan los límites de las provincias fisiográficas; límite que corresponde a las subprovincias y discontinuidades fisiográficas de INEGI. El total de éstas es de 87 escala 1:4000 000 (Cervantes-Zamora et al., 1990).

Clasificación de climas. Este mapa representa los diferentes tipos de climas de la república mexicana de acuerdo a la clasificación de Köppen modificada por García, escala 1:1 000 000. El trabajo se realizó con el apoyo de la CONABIO, financiado en 1995. Para la elaboración del mapa se tomaron datos del Sistema Meteorológico Nacional (SMN), Comisión Federal de Electricidad (CFE), y Comisión Nacional del Agua (CONAGUA). Contando con un total de 3 037 estaciones climatológicas (García y CONABIO, 1998).

Clasificación de suelos (carta edafológica). El mapa muestra los diferentes tipos de suelo que se encuentran a nivel nacional a partir de la unión de 32 coberturas: 17 a escala 1:250000 y 15 a 1:1000000. La información que se maneja es: tipo de suelo, textura, fase física, fase química. Los mapas digitalizados (INEGI) se obtuvieron a través del proyecto P147 Enriquecimiento y uso de la base de datos geográficos del INIFAP apoyado por CONABIO (INIFAP y CONABIO, 1995).

Carta fisonómica-estructural de la vegetación de México. Se describen y representan en un mapa escala 1: 400000, los principales tipos de vegetación de México (Balduzzi y Tomaseli, 1978-1979). Los autores revisaron la mayor parte de la bibliografía relacionada con el tema, desde fines del siglo pasado hasta 1978-1979, diferenciaron 21 tipos principales de vegetación y 10 subtipos de acuerdo a sus características fisonómicas, estructurales y criterios bioclimaticos. También indicaron las principales especies que los componen y su distribución.


División política estatal. La colección contiene accesiones de 11 entidades federativas del territorio mexicano. El 50% de las 798 accesiones pertenecen a Puebla, 13% a Veracruz y 11% a Tlaxcala. El 26% restante vienen de estados con menos de 60 colectas y suman 208 accesiones (Cuadro 1 y Figura 1). La distribución de las colectas existentes, muestra la necesidad de enriquecer la colección

Soil classification (edaphological map). The map shows the different soil types that are nationwide from the union of 32 coverages: 17 at scale 1:250000 and 15 at 1:1000000. The information used is: soil type, texture, physical phase, chemical phase. The digitized maps (INEGI) were obtained through the project P147 Enrichment and use of geographic database supported by INIFAP supported by CONABIO (INIFAP and CONABIO, 1995).

Physiognomic-structural map of the vegetation of Mexico. Are described and plotted on a map scale 1: 400000, major vegetation types of Mexico (Balduzzi and Tomaseli, 1978-1979). The authors reviewed most of the literature on the subject from the late nineteenth century until 1978-1979, differentiated 21 main vegetation types and 10 subtypes according to their physiognomic characteristics, structural and bioclimatic criteria. They also indicated the main component species and their distribution.


State policy division. The collection contains accessions from 11 states of Mexico. 50% of the 798 accessions belong to Puebla, 13% to Veracruz and 11% to Tlaxcala. The remaining 26% come from states with less than 60 collections and add 208 accessions (Table 1 and Figure 1). The distribution of existing collections shows the need to enrich the collection with runner beans underrepresented states such as State of Mexico, Oaxaca, Chiapas, Hidalgo and San Luis Potosi and thus some northern states of the country.

Estado Número de accesiones PorcentajePuebla 399 50Veracruz 107 13.4Tlaxcala 84 10.5México 58 7.3Oaxaca 36 4.5Querétaro 30 3.8Michoacán 29 3.6Guanajuato 29 3.6Chiapas 10 1.3Hidalgo 9 1.1San Luis Potosí 7 0.9TOTAL 798 100%

Cuadro 1. Distribución de accesiones de fríjol ayocote colectadas en 11 estados del territorio mexicano.

Table 1. Distribution of runner bean accessions collected in 11 states of Mexico.


In the Graduate College in Agricultural Sciences, there are recent collections of runner beans: from Nealtican, Puebla, Chalco, Coatlinchán and Lomas de Cristo, State of Mexico, as well as communities in the path Cocotitlan, State of Mexico to Yecapixtla, Morelos (Castillo et al., 2006); de Ixtenco, Tlaxcala, Tequexquinahuac, San Francisco, Ozumba, San Juan Tepecoculco and Juchitepec, State of Mexico (Ayala et al., 2006). Moreover, the National Plant Germplasm Bank of Chapingo (UACH) has about 650 accessions of runner beans from different states (Comm. Per. Dr. Jesús Axcayacatl Sánchez Cuevas).

Altitudinal distribution by range. Half of the collections (50.2%) come from sites at altitudes between 2 000 and 2 600 m, 39.1% between 1 400 and 2 000 m; 6.1% between 800 and 1 401 m, and 4.4% of sites greater than 2 600 m (Figure 1). These results agree with Debouck (1994), who notes that P. coccineus L. has been grown for centuries in the highlands of Mesoamerica and based on archaeological data assumes that its domestication in Mexico was held in high, humid areas. For its part, now the runner bean is still appreciated and consumed by rural communities in marginalized agro ecosystems of the highlands and occasionally sold in local markets (Pool et al., 1999).

In the Sierra Norte of Puebla fat bean or Acajete is grown, natural hybrid between common bean and runner bean (Miranda, 1990) as “heavy” to digest is consumed at breakfast and allows the farmer eat up to 6 hours later

con ayocotes de los estados menos representados como el Estado de México, Oaxaca, Chiapas, Hidalgo y San Luís Potosí. Así como algunos estados del norte del territorio nacional.

En el Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas, existen colectas recientes de ayocote: de Nealtican, Puebla, Chalco, Coatlinchán y Lomas de Cristo, Estado de México, así como en comunidades de la ruta Cocotitlán, Estado de México hasta Yecapixtla, Morelos (Castillo et al., 2006); De Ixtenco, Tlaxcala, Tequexquinahuac, San Francisco, Ozumba, San Juan Tepecoculco y Juchitepec, Estado de México (Ayala et al., 2006). Por otra parte, el Banco Nacional de Germoplasma Vegetal de la Universidad Autónoma Chapingo (UACH) cuenta con alrededor de 650 accesiones de ayocotes de diferentes estados del país (Com. Per. Dr. Jesús Axcayacatl Cuevas Sánchez).

Distribución por rango altitudinal. La mitad de las colectas (50.2%) vienen de sitios con alturas entre 2000 y 2600 msnm; 39.1% entre 1 400 y 2 000 msnm; 6.1% entre 800 y 1 401 msnm; y 4.4% de sitios mayores a 2 600 msnm (Figura 1). Estos resultados concuerdan con Debouck (1994), quien señala que P. coccineus L. se ha cultivado durante varios siglos en las partes altas de Mesoamérica y con base en información arqueológica asume que su domesticación en México se llevó a cabo en zonas altas y húmedas. Por su parte, en la actualidad el ayocote aun es apreciado y consumido por comunidades campesinas de agroecosistemas marginados de las tierras altas y ocasionalmente comercializado en mercados locales (Pool et al., 1999).

En la Sierra Norte de Puebla se cultiva el frijol gordo o acajete, híbrido natural entre el frijol común y el frijol ayocote (Miranda, 1990) que por ser “pesado” de digerir se consume en el desayuno y permite que el campesino coma hasta 6 horas más tarde (Com. Per. Dr. Salvador Miranda Colín). En esta zona del Norte de Puebla, Basurto (2000) separó los ayocotes en función de la forma y tamaño del grano, porte y hábito de crecimiento de la planta y señala: que entre 100-1 800 m de altitud crecen ayocotes de hábito de crecimiento indeterminado con grano pequeño llamado frijol pinto; entre 1 800 y 2 000 m crece el ayocote de guía, trepador y vigoroso con grano de mayor tamaño llamado ayocote de guía; y por arriba de 2 000 m, ayocotes con hábito de crecimiento erecto indeterminado con grano grande y aplanado.

Figura 1. Distribución de la colección de fríjol ayocote por entidad federativa y rango de altitud de los sitios de colecta en metros sobre el nivel del mar.

Figure 1. Distribution of runner bean collection by state and altitude range of the collection sites in meters above sea level.

P. coccineousTheme1.shp Mexican statesDestdv1mg.shpCurv200g.shp

1 -801802 - 14011402 - 20012002 - 26012602 - 5401

N

W E

S700 0 700 1400 Miles


Distribución por zonas naturales. La gran mayoría de los ayocotes, 72.3%, se colectaron en zonas templadas, 11.4% en zonas áridas, 8.4% en el trópico subhúmedo, y 7.9% en el trópico húmedo (Figura 2). Esta distribución de materiales ya domesticados desde al menos más de cinco siglos, se debe a la amplia dispersión artificial de la especie realizada por el hombre del Anáhuac (Debouck, 1994) y a la adaptación de la misma a un rango amplio de ambientes, ya que se encuentra desde los trópicos hasta zonas áridas.

Distribución por provincias y subprovincias fisiográficas. Las 798 variedades nativas de ayocote pertenecen a seis provincias y 18 subprovincias fisiográficas del territorio mexicano. Las provincias más representadas son: Eje Neovolcánico 53%; Sierra Madre Oriental 28%; Sierra

(Comm. Per. Dr. Salvador Miranda Colin). In this area of the North of Puebla, Basurto (2000) separated the runner bean as a function of grain size and shape, size and growth habit of the plant and says: that between 100-1 800 m of altitude runner bean grow with an indeterminate habit with small grain called common beans, between 1 800 and 2 000 m grows the runner bean of guide, vine and vigorous with larger grain called guide runner bean, and above 2 000 m, runner bean with erect growth habit of indeterminate large and flattened grain (Table 2).

Distribution by natural zoning. The vast majority of runner beans, 72.3% were collected in temperate zones, 11.4% in arid areas, 8.4% in the sub humid tropics, and 7.9% in the humid tropics (Figure 2). This distribution of materials and domesticated since at least more than five centuries, is due to the wide dispersion of artificial of the specie made by the man from Anáhuc (Debouck, 1994) and adapting it to a wide range of environments, since is found from the tropics to arid areas (Figure 2).

Distribution by physiographic provinces and sub provinces. The 798 native varieties of runner bean are in six provinces and 18 physiographic sub provinces of Mexico. The provinces represented are: the Neovolcanic axis 53%; 28% Sierra Madre Oriental, 13% Sierra Madre del Sur; 5% Mesa del Centro and 1% Sierra de Chiapas and Guatemala, together with the Cordillera Central (Table 3). The occurrence of native varieties of runner bean in these provinces and physiographic sub provinces in the presence of chains of mountains and volcanoes of great elevation, sites

Rangos de altitud en metros sobre el nivel del marEstado 801-1401 1402-2001 2002-2601 >2602 totalPuebla 41 159 197 2 399Veracruz 8 54 45 107Tlaxcala 84 84México 15 33 10 58Oaxaca 36 36Querétaro 30 30Michoacán 10 19 29Guanajuato 6 23 29Chiapas 1 3 6 10Hidalgo 3 6 9San Luís Potosí 7 7TOTAL 49 306 411 31 798

Cuadro 2. Distribución de accesiones de frijol ayocote por estado y rango de altitud de los sitios de colecta.Table 2. Distribution of runner bean accessions by state and altitude range of the collection sites.

Figura 2. Distribución de la colección de fríjol ayocote por zonas naturales

Figure 2. Distribution of runner bean collection of natural areas.

P. coccineousTheme1.shp Renat4mg.shp

N

W E

S 700 0 700 1400 Miles

cuerpo de aguaZONA ARIDAZONA DEL TROPICO HUMEDOZONA DEL TROPICO SUBHUMEDOZONA TEMPLADA


Madre del Sur 13%; Mesa del Centro 5%; Sierra de Chiapas y Guatemala junto con la Cordillera Centroamericana 1% (Cuadro 3). La ocurrencia de las variedades nativas de frijol ayocote en estas provincias y subprovincias fisiográficas con presencia de cadenas de sierras y volcanes de gran altitud, sitios de clima templado húmedo y subhúmedo en la mayoría de los casos, se debe a la adaptación de la especie ya que en tales áreas y condiciones se domesticó la especie (Debouck, 1994). La actual predilección del género Phaseolus a los bosques de encino, pino y pino-encino indica que evolucionaron después de la formación de tales hábitats en tierras altas (Delgado et al., 2006).

Distribución por tipo de clima, suelo y vegetación. En general, la colección de variedades nativas de ayocote del INIFAP proviene de sitios en que ocurren los cuatro grandes tipos de clima del territorio nacional: templados (62.4%), cálidos y semicálidos (18.2%), áridos y semiáridos (14.5%) y semifríos (4.9%). Un estudio de 25 especies silvestres del género Phaseolus señala que de éstas, sólo 10 se han colectado en climas templado-fríos, entre las que destaca P. coccineus L. por lo que podría contribuir al desarrollo de germoplasma tolerante a bajas temperaturas ya que los climas templado-fríos parecen ser restrictivos para el género (López et al., 2005).

En la actualidad, las variedades criollas de frijol ayocote se manejan como perennes o como anuales, según convenga al campesino. En Santa Catarina, Tepoztlán, Morelos el frijol yepatlaxtle (P. coccineus) o frijol plano se cultiva en asociación con maíz, lo siembran en mayo, lo cosechan en fresco en enero, en marzo la planta rebrota formando nuevas hojas antes de la segunda floración, y se vuelve a cosechar ejote, en tanto que el segundo corte en fresco se inicia en abril (Monroy y Quezada, 2010).

El rebrote del ayocote criollo lo acerca a la perennidad, y está dado por las características de su raíz tuberosa que permite a la planta “guardar” agua durante los períodos de seca y si al cortar la planta seca en la cosecha, se deja en el suelo la raíz, de ésta surgirán rebrotes de plántulas con las primeras lloviznas de enero. Por otra parte, existen comunidades donde las variedades criollas son sembradas junto con materiales de la forma silvestre y se consume la semilla tanto de la planta criolla como de la cultivada (Com. Per. Dr. Salvador Miranda).

En climas semifríos se ubicaron 39 accesiones colectadas en sitios a más de 2 000 msnm en suelos Andosoles con alto contenido de ceniza y elevada capacidad de fijación de fosfatos (INIFAP y CONABIO, 1995), una vegetación de

of humid temperate and sub-humid temperate climate in most cases, is due to the adaptation of the species and in such areas and conditions are domesticated species (Debouck, 1994). The current preference of the genus Phaseolus to forests of oak, pine and pine-oak indicates that evolved after the formation of such habitats in the highlands (Delgado et al., 2006).

Distribution by type of climate, soil and vegetation. In general, the collection of native varieties of runner bean from INIFAP comes from sites that occur in the four major types of climate in the country: temperate (62.4%), warm and semi calid (18.2%), arid and semiarid (14.5%) and semi

Cuadro 3. Distribución en provincias y subprovincias fisiográficas de los sitios de colecta de frijol ayocote.

Table 3. Distribution in provinces and physiographic sub provinces sites of runner bean collection.

Provincia fisiográfica Subprovincia fisiográficaEje Neovolcánico420 accesiones

Lagos y Volcanes del Anáhuac (324)Llanuras y Sierras de Querétaro e Hidalgo (54)Sur de Puebla (31)Neovolcánica Tarasca (10)Depresión del Balsas (1)

Sierra Madre Oriental227 accesiones

Karst Huasteco (149)Chiconquiaco (78)

Sierra Madre del Sur105 accesiones

Sierras Orientales (37)Mil Cumbres (36)Sierras y Valles de Oaxaca (25)Mixteca Alta (4)Sierras Centrales de Oaxaca (3)

Mesa del Centro36 accesiones

Sierras y Llanuras del Norte de Guanajuato (29)Sierras y Lomeríos de Aldama y Río Grande (6)Llanuras y Sierras Potosino-Zacatecanas (1)

Sierras de Chiapas y Guatemala9 accesiones

Sierras del Norte de Chiapas (7)Altos de Chiapas (2)

CordilleraCentroamericanaUna accesión

Sierras del Sur de Chiapas (1)

Total 798 accesiones Total 798 accesiones


formación de abetos de alta montaña (Andosol úmbrico) y bosque mixto de Quercus y pino (Andosol mólico), así como vegetación semidesértica como son los arbustos latifoliados siempreverdes y deciduos (andosol mólico) (Balduzzi y Tomaseli, 1978-1979).

Las 498 accesiones de sitios con clima templado, se subdividieron en templado húmedos con 171 accesiones y templado subhúmedo con 327 accesiones, en sitios con suelos que mantienen al bosque mixto de encino y pino, bosque de niebla, abetos de alta montaña, sabana arbustiva con latifoliadas deciduas y vegetación semidesértica. En el bosque mixto de encino y pino, bosque de niebla y en la vegetación semidesértica el tipo de suelo predominante fue Cambisol éutrico rico en nutrientes; en la sábana arbustiva el Feozem háplico rico en materia orgánica y nutrientes; en la formación de abetos de alta montaña, el Andosol úmbrico de origen volcánico, y en el bosque de niebla con latifoliadas deciduas, el Cambisol éutrico.

También se identificaron tres accesiones de Zapotitlan Salinas, Oaxaca colectadas en suelo tipo Leptosol cálcico, suelos muy delgados de menos de 30 cm de espesor, limitados en profundidad por una roca dura continua, materiales muy calcáreos, o por una capa cementada. Estos ayocotes podrían tener características que les permitan crecer en sitios templados con suelos muy delgados. En este grupo de accesiones de climas templados, se identificó una accesión de La Purificación, Texcoco, cerca del antiguo complejo lacustre del Valle de México, que de acuerdo a las coordenadas geográficas del sitio de colecta, pertenece al tipo de vegetación palustre. La presencia del ayocote en este sitio quizá obedece a la influencia de un factor ecológico no relevante hoy en día, pero sí importante en otro tiempo por lo que pudo haber sido parte de un escurrimiento natural de agua de los cerros hacia el lago.

En sitios de climas cálidos y semicálidos se identificaron 145 accesiones: semicálido húmedo, 65; semicálido subhúmedo, 57; cálido subhúmedo, 11; y semicálido semiárido, 8. En estos sitios las localidades tienen un amplio rango de tipos de suelo, como Feozem háplico, Cambisol éutrico, Leptosoles y Alisoles que sostienen: bosque de latifoliadas deciduo con árboles menores de 15 m, bosque de encino y pino y bosque de niebla. Los alisoles (clasificación FAO-UNESCO, 1998, citado por Spaargaren, 1998) son típicos de clima mediterráneo húmedo con una estación seca intensa. Son suelos muy ácidos con alto contenido de aluminio intercambiable. Los Leptosoles (clasificación

cool (4.9%). A study of 25 species of the genus Phaseolus, notes that of these only 10 have been collected in temperate-cold climates, among which P. coccineus L. so it could contribute to the development of germplasm tolerant to low temperatures as cold temperate climates appear to be restrictive genus (López et al., 2005).

Currently, the runner bean landraces are managed as perennial or annual, as appropriate to the farmer. In Santa Catarina, Tepoztlan, Morelos the yepatlaxtle bean (P. coccineus) or flat beans grown in association with maize, sown in May, fresh harvested in January, March, the plant re-grows new leaves before the second flowering , and beans are harvest again, while the second cut in fresh starts in April (Monroy and Quezada, 2010).

The regrowth of native runner bean brings it close to longevity, and is given by the characteristics of its tuberous root that allows the plant to “save” water during dry periods and whether to cut the dried plant at harvest, is left in the ground the root, it shoots seedlings emerge with the first rains of January. Moreover, there are communities where landraces are planted with wild materials and consumed the seed of the plant both native and the cultivated (Comm. Per. Dr. Salvador Miranda).

In semi cold climates 39 accessions collected were located at sites more than 2 000 m in Andosols soils with high ash content and high phosphate binding capacity (INIFAP and CONABIO, 1995), a vegetation formation of mountain pine (Andosol umbric) and mixed forest of oak and pine (mollic Andosol) and semi-desert vegetation such as broadleaf evergreen and deciduous shrubs (mollic Andosol) (Balduzzi and Tomaseli, 1978-1979).

The 498 accessions of temperate sites, were subdivided into mild and humid with 171 accessions and temperate sub humid with 327 accessions, in sites with soils that hold the mixed forest of oak and pine forests, cloud forest, mountain fir, shrub savanna with broadleaf deciduous and semi-desert vegetation. In the mixed forest of oak and pine, forests cloud and semi-desert vegetation predominant soil type was Cambisol eutric rich in nutrients; in the savanna the Feozem Haplic rich in organic matter and nutrients; in the formation of high-firs mountain, the Andosol umbric of volcanic origin, and in the forest of deciduous hardwoods fog, the eutric Cambisol.

Also identified three accessions of Zapotitlan Salinas, Oaxaca collected in Leptosol calcium soil type, thin soils less than 30 cm thick, limited in depth by continuous hard


FAO-UNESCO, 1998) son suelos muy delgados (espesor menor a 30 cm) y muy poco evolucionados. Se desarrollan sobre una roca dura o capa cementada.

En los climas áridos y semiáridos se identificaron 116 accesiones. La mayoría de éstas colectas se ubicaron en clima semiárido templado, y el semiárido cálido con dos tipos de vegetación: sabana arbustiva con latifoliadas deciduas y predominancia del estrato herbáceo y Bosque de latifoliadas deciduas con árboles menores de 15 m, cien por ciento deciduos. El tipo de suelo predominante de los sitios de colecta fue el Feozem háplico. Sin embargo, también se identificaron ayocotes que vienen de sitios con suelos delgados (Leptosoles) y de sitios con suelo tipo Regosol.

Conclusiones

El frijol ayocote es una especie de altura, puesto que la gran mayoría de los sitios de colecta (89%) se ubicaron en altitudes entre los 1 400 y 2 600 metros sobre el nivel del mar. Los climas templado subhúmedo y templado húmedo, albergan 62% de los sitios de colecta seguidos por los semicálidos subhúmedos y semicálidos húmedos, con 15% del total.

Las entidades federativas con mayor número de colectas fueron Puebla, Veracruz y Tlaxcala.

La subrovincia fisiográfica más representada en esta colección de frijol ayocote es la llamada Lagos y Volcanes del Anáhuac, perteneciente a la provincia Eje Neovolcánico.

De acuerdo con la cartas edafológica y fisonómica-estructural de la vegetación de México, el tipo de suelo y vegetación predominante en los sitios de colecta, fue el Cambisol éutrico, rico en materia se orgánica y el bosque mixto de encino y pino.

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rock, very calcareous materials, or a cemented layer. These runner beans may have features which allow them to grow in temperate sites with thin soils. In this group of temperate accessions, we identified an accession of La Purificación, Texcoco, near the old lakeside resort of the Valley of Mexico, which according to the geographic coordinates of the collection site, belongs to the type of marsh vegetation. The presence of the runner bean on this site perhaps is due to the influence of an ecological factor not relevant today, but important in the past by what might have been part of a natural water runoff from the hills into the lake.

In warm climates and semi calid sites 145 accessions were identified: semi-warm humid, 65; semi-warm sub humid, 57; warm subtropical, 11, and semi-warm semi-arid, 8. In these places the towns have a wide range of soil types, as Haplic Feozem, Cambisol eutric, Leptosols and Alisols holding: deciduous hardwood forest with trees under 15 m, oak and pine forest and cloud forest. The Alisols (FAO-UNESCO classification, 1998, cited by Spaargaren, 1998) are typical of humid Mediterranean climate with an intense dry season. They are very acidic soils with a high content of exchangeable aluminum. Leptosols (FAO-UNESCO classification, 1998) are very thin soils (less than 30 cm thick) and very poorly developed. Develop on a hard rock or cemented layer.

In arid and semiarid climates 116 accessions were identified. Most of these collections were located in semi-arid temperate climate and warm semi-arid with two vegetation types: deciduous broadleaf shrub savanna and with predominance of herbaceous and deciduous hardwood forest with trees under 15 m, one hundred percent deciduous. The predominant soil type of the collection sites was Haplic Feozem; however also identified runner bean coming from sites with thin soils (Leptosols) and from sites with Regosol.

Conclusions

The runner bean is specie of height, since the vast majority of collection sites (89%) were located at altitudes between 1 400 and 2 600 meters above sea level. The temperate sub humid and temperate humid climates, house 62% of the collection sites followed by semi calid sub humid and semi calid humid, with 15% of the total.

The states with the largest number of collections were Puebla, Veracruz and Tlaxcala.


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The physiographic sub province most represented in this collection of runner bean is called the Lakes and Volcanoes of Anáhuac, belonging to the province Neovolcanic axis.

According to the edaphological map and physiognomic-structural vegetation of Mexico, the type of soil and vegetation predominant in the collection sites was the Cambisol eutric, rich in organic matter and the mixed forest of oak and pine.

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Impacto de los biofertilizantes en la agricultura*

Impact of biofertilizers in agriculture

Oscar Arath Grageda-Cabrera1§, Arturo Díaz-Franco1, Juan José Peña-Cabriales2 y José Antonio Vera-Nuñez2

1Campo Experimental Bajío. INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km 6.5. Celaya, Guanajuato, México. C. P. 38110. Tel. 01 461 6115323. Ext. 233. ([email protected]). 2Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional. Unidad Irapuato. Irapuato, Guanajuato, México. ([email protected]), ([email protected]). Tel. 01 462 6239600. §Autor para correspondencia: [email protected].

* Recibido: abril de 2011


Resumen

Este trabajo es el producto de un ejercicio multidisciplinario y examina el significado de la microbiología en la agricultura, haciendo énfasis en el beneficio de los biofertilizantes. Una evaluación de los biofertilizantes puede tratar un gran número de tópicos, cuya relevancia depende del interés del lector o tema concreto; sin embargo, el contenido principal está centrado en los tipos, modos de acción, factores que afectan su eficiencia, producción e impacto en la agricultura. La tecnología relativamente simple de la biofertilización se practica desde hace siglos y en la mayoría de los casos se reportan respuestas positivas sobre el rendimiento; sin embargo, resulta preocupante que en México no ha sido transferida y gran parte de los productores la desconoce. Por lo tanto, se requiere una mayor vinculación entre la industria y los científicos con el fin de colaborar en mejorar los sistemas de producción y calidad de los biofertilizantes. Además, es indispensable contar con asesoría, orientación y capacitación sobre su uso a los productores agrícolas.

Palabras clave: bacterias, fertilizantes, hongos, inoculantes.

El presente de la agricultura

Del área total del planeta (510 072 000 km2), la parte acuática representa 71% y la terrestre 29%; de la parte terrestre, sólo 13% se puede utilizar para la producción agrícola. Aun así,

Abstract

This work is product of a multidisciplinary exercise and examines the meaning of microbiology in agriculture, emphasizing the benefit of bio fertilizers. An evaluation of the biofertilizers can treat a large number of topics, whose relevance depends on the reader's interest or topic; however, the main content focuses on the types, modes of action, factors affecting its efficiency, production and impact in agriculture. Relatively simple technology of bio fertilization has been practiced for centuries and in most cases reported a positive effect on yield; however, the fact that in Mexico hasn’t been transferred this technology and that most producers doesn’t know about it, is preoccupying. Therefore, a greater link between the industry and scientist is required to collaborate on improving the production systems and quality of biofertilizers. It is also indispensable to have advice, guidance and training on its use to agricultural producers.

Key words: bacteria, fertilizers, fungus, inoculants.

Today’s agriculture

Of the total area of the planet (510 072 000 km2), water represents 71% and 29% of land; of the land, only 13% can be used for agricultural production. Even so, 98% of

Oscar Arath Grageda-Cabrera et al.1262 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

el 98% de los alimentos proviene del área agrícola y un 2% de la acuática. En los últimos años, la tasa de crecimiento de la producción agrícola ha disminuido; existen tres fuentes principales de crecimiento en la producción de cultivos: aumento de la tierra cultivada, incremento de la frecuencia de las cosechas y aumento de los rendimientos. Hay indicios de que podríamos estar llegando al límite de las posibilidades para las tres fuentes (FAO, 2002).

Entre los años sesenta y noventa, la tierra de cultivo en el mundo sólo creció 11% mientras que la población mundial casi se duplicó. Como resultado, la tierra de cultivo per cápita disminuyó 40%, pasando de 0.43 ha a sólo 0.26 ha. No obstante, a lo largo de este mismo período, los niveles de nutrición mejoraron considerablemente y disminuyó el precio de los alimentos. La explicación es que el crecimiento de la productividad redujo la cantidad de tierra necesaria para producir la misma cantidad de alimentos en un 56%. Esta reducción, facilitada por el aumento del rendimiento e intensidad de cultivos, compensó sobradamente la disminución de superficie per cápita.

En las últimas décadas se ha tomado conciencia del agotamiento de los recursos naturales debido a la explotación desmesurada de los mismos. En el ámbito agrícola, el objetivo es lograr altos rendimientos por unidad de superficie para satisfacer la creciente demanda de alimentos, sin considerar la sostenibilidad de la producción (viabilidad técnica, rentabilidad económica y sin contaminación). Los éxitos de esta estrategia han sido importantes, pero es una agricultura muy ineficiente y altamente contaminante, la cual ha ocasionado la pérdida de la diversidad biológica, disminución de los recursos forestales, erosión del suelo, cambios climáticos, etc. Esta situación ha disminuido la superficie apropiada para la agricultura, causando graves problemas ecológicos, económicos y sociales. Por tal motivo, es necesario encontrar soluciones de producción adecuadas. Las nuevas tecnologías deben estar orientadas a mantener la sostenibilidad del sistema mediante la explotación racional de los recursos naturales y aplicación de medidas adecuadas para preservar el ambiente.

Uno de los requerimientos más importantes es el mantenimiento de la fertilidad del suelo. Tradicionalmente, la deficiencia de nutrimentos, especialmente la de N, es corregida a través de la adición de fertilizantes. Sin embargo, los altos costos limitan su uso, sobre todo en los países en desarrollo, donde la necesidad de incrementar la producción de alimentos es más urgente. Por otro lado, se estima que los

food comes from the agricultural area and 2% from water. In the last years, the growth rate of agricultural production has declined; there are three major sources of growth in crop production: increase in cultivated land, increase on the harvest frequency and increase on crop yield. There are indications that we may be reaching the limit of possibilities for the three sources (FAO, 2009).

In between the sixties and nineties, the agricultural land in the world grew 11%, while world population almost doubled. As result, arable land per capita decreased 40%, going from 0.43 ha to only 0.26 ha. However, during this period, the nutrition levels improved considerably and food price decreased. The explanation is that the growth productivity reduced the amount of necessary land to produce the same amount of food in 56%. This reduction, facilitated by increased yield and cropping intensity, over compensates the decrease of land per capita.

In recent decades it has become aware of the depletion of natural resources due to overexploitation of them. In agriculture, the objective is to achieve high yields per unit of surface to satisfy the growing demand for food, without considering the production sustainability (technical feasibility, economic viability and without pollution). The success of this strategy has been important, but agriculture is very inefficient and highly polluting, which has caused the loss of biological biodiversity, reduction of forest resources, soil erosion, climate change, etc.

This situation has reduced the suitable area for agriculture, causing severe ecological, economic and social problems. For this reason, is necessary to find suitable solutions for production. The new technologies must be orientated to maintain the sustainability of the system through the rational exploitation of natural resources and application of appropriate measures to preserve the environment.

One of the most important requirements is the maintenance of soil fertility. Traditionally, nutrimental deficiency, especially N, is corrected through addition of fertilizers. However, the high costs limit its use, especially in developing countries, where the need for increased food production is more urgent. On the other hand, it is estimated that crop adsorb between 20 and 40% of the applied fertilizer, the rest is lost through various mechanisms, generating economic losses and environmental pollution, such as eutrophication of water bodies, acid rain, destruction of the stratospheric ozone layer and an increase greenhouse effect (Duxbury, 1994).

Impacto de los biofertilizantes en la agricultura 1263

It has been assessed that biological nitrogen fixation (BNF) contributes with more N to plant growth than the total amount of nitrogen fertilizers applied to crops. Around 1.75 x 108 Mg N a-1 is biologically fixated, which is equivalent to a little more than the world production of nitrogen fertilizers (8.9 x 107 Mg N a-1). In contrast, to nitrogen fertilization in non-leguminous crops is one of the most expensive inputs in agriculture (FAO, 2008).

Mexican agriculture

In Mexico, the agriculture is practiced in ca. 2.19 x 107 ha (SAGARPA, 2010). Agriculture in the past characterized by using empirical technology and unproductive; that of the present continues to build upon the principles of more than 50 years, is characterized by the use of two technologies: i) the same of the past, used in rainfed areas and ii) an expensive technology and wasteful energy (Gabino de Alba, 2010). The direct result is that agricultural products aren´t competitive with other countries. Synthetic fertilizer consumption data since 1950 and has grown steadily until it reached the current consumption of 4.0 x 106 Mg a-1.

In 1943 a public company Guanos and fertilizers of Mexico is build, which in the decade of 1970 changed its name to Fertimex. Until 1970 it had plants producing fertilizers with the best technology available in the world and Mexico was one of the bigger exporters. It had natural gas to produce ammonia, the main input for the manufacture of fertilizer; even do phosphoric rock was imported. At the beginning of 1990 raised price on gas and ammonium, provoked that Fertimex was privatized in 1992, the government decided to break it into 13 producing units and the fertilizers shot price (Figure 1) (Grageda-Cabrera et al., 2000).Thus since 2000 Mexico became a big importer, actually imports ca. 63% of fertilizers (Chart 1).

Almost 80% of agricultural land is fertilized in different dosages, depending on the economic capacity of the producer; in most cases applied without the technical accuracy required, which is reflected in many producers apply excessive amounts of fertilizers.

The low profitability of farming promotes research to develop new supplies, in order to provide technological innovations that tend to maximize revenue. Under these conditions, presents the option of using technologies compatible with the microbiological activity to promote plant nutrition.

cultivos absorben entre un 20 a 40% del fertilizante aplicado, el resto se pierde por diversos mecanismos, generando cuantiosas pérdidas económicas y contaminación ambiental, tal como la eutrofización de cuerpos de agua, lluvia ácida, destrucción de la capa de ozono estratosférica e incremento del efecto de invernadero (Duxbury, 1994).

Se ha valorado que la fijación biológica de nitrógeno (FBN) contribuye con más N al crecimiento de las plantas que la cantidad total de fertilizantes nitrogenados aplicados a los cultivos. Alrededor de 1.75 x 108 Mg N a-1 se fijan biológicamente, lo que equivale a un poco más de la producción mundial de fertilizantes nitrogenados (8.9 x 107 Mg N a-1). En contraste, la fertilización nitrogenada en cultivos no-leguminosos es una de los insumos más costosos en la agricultura (FAO, 2008).

Agricultura mexicana

En México, la agricultura se practica en ca. 2.19 x 107 ha (SAGARPA, 2010). La agricultura del pasado se caracterizó por usar una tecnología empírica y poco productiva; la del presente se sigue sustentando en los principios de hace más de 50 años, se caracteriza por el uso de dos tecnologías: i) la misma del pasado, empleada en las áreas de temporal, y ii) una tecnología cara y derrochadora de energía (Gabino de Alba, 2010). El resultado directo es que los productos agrícolas no son competitivos con los de otros países.

El consumo de fertilizantes sintéticos data desde 1950 y ha crecido ininterrumpidamente hasta llegar al consumo actual de 4.0 x 106 Mg a-1. En 1943 se crea la empresa pública Guanos y Fertilizantes de México, a la cual en la década de los 1970 se le cambió el nombre a Fertimex. Hasta 1970 se tenían plantas productoras de fertilizantes con las mejores tecnologías disponibles en el mundo y México era un exportador neto. Contaba con gas natural para producir amoniaco, principal insumo para la fabricación de los fertilizantes, aunque se importaba roca fosfórica. A inicios de 1990 incrementó el precio del gas y del amoniaco, lo que provocó que en 1992 Fertimex se privatizara, el gobierno decidió fragmentarlo en 13 unidades productoras y se disparó el precio de los fertilizantes (Figura 1) (Grageda-Cabrera et al., 2000). Así, desde el año 2000 México se convirtió en importador neto, actualmente se importa ca. 63% de los fertilizantes (Cuadro 1).

Prácticamente 80% de la superficie agrícola se fertiliza en diversas dosificaciones, dependiendo de la capacidad económica del productor; en la mayoría de los casos se


aplican sin el rigor técnico requerido, lo que se ha reflejado en que muchos productores apliquen cantidades desmesuradas de fertilizantes.

La baja rentabilidad de la actividad agrícola impulsa la investigación para desarrollar nuevos insumos, con el fin de proveer innovaciones tecnológicas que tiendan a maximizar el ingreso. Bajo estas condiciones, se presenta la alternativa de utilizar tecnologías compatibles con la actividad microbiológica para favorecer la nutrición de las plantas.

Microbiología y agricultura

La importancia que tienen los microorganismos en la naturaleza y en sus relaciones con el hombre es cada día más evidente. Cuando la agricultura tiene la necesidad de adoptar medidas conservacionistas, los microorganismos utilizados como biofertilizantes tienen un papel sustancial. El desarrollo y uso de los biofertilizantes se contempla como una importante alternativa para la sustitución parcial o total de los fertilizantes minerales.

Los beneficios que presenta el uso de microorganismos en la agricultura pueden concretarse de la siguiente manera: a) Fitoestimulantes, estimulan la germinación de las semillas y el enraizamiento por la producción de reguladores del crecimiento, vitaminas y otras sustancias; b) Biofertilizantes, incrementan el suministro de los nutrimentos por su acción sobre los ciclos biogeoquímicos, tales como la fijación de N2, la solubilización de elementos minerales o la mineralización de compuestos orgánicos; c) Mejoradores, mejoran la estructura del suelo por su contribución a la formación de agregados estables; d) Agentes de control biológico de patógenos, desarrollan fenómenos de antagonismo microbio-microbio; e) Biorremediadores, eliminan productos xenobióticos tales como pesticidas, herbicidas y fungicidas; y f) Mejoradores ecofisiológicos, incrementan la resistencia al estrés tanto biótico como abiótico (Bowen y Rovira, 1999).

Los biofertilizantes

La interpretación del término biofertilizante es muy amplia, representando desde microorganismos, abonos verdes y estiércoles, hasta extractos de plantas. De manera sintetizada, podemos decir que son productos que contienen microorganismos, que al ser inoculados pueden vivir asociados o en simbiosis con las plantas y le ayudan a su nutrición y protección (Vessey, 2003). Estos

Microbiology and agricultura

The importance that microorganisms have in nature and its relationship with man is more evident every day. When agriculture is in need of conservation measures, microorganisms used as biofertilizers play a substantial role. The development and use of fertilizers is contemplated as an important alternative for the partial or total substitution of mineral fertilizers.

Regarding the benefits of the use of microorganisms in agriculture can be specified as follows: a) phytostimulants, stimulates seed germination and rooting by production of growth regulators, vitamins and other substances; b) biofertilizers increase the nutrimental supply by its action on the biogeochemical cycles, such as nitrogen fixation, mineral solubility of elements or mineralization of organic

Figura 1. Consumo de fertilizantes en México (Grageda-Cabrera et al., 2000a).

Figure 1. Fertilizer consumption in Mexico (Grageda-Cabrera et al., 2000a).

1950 1960 1970 1980 1990 1994

1750

1500

1250

1000

750

500

250

0

Ferti

lizan

te co

nsum

ido

(MG

x 1

06 )

Años

NPK

Característica Consumo fertilizantes sintéticos106 Mg %

Producción 1.5 37.5Importación 2.5 62.5Total 4.0 100.0

Cuadro 1. Consumo de fertilizantes en México.Table 1. Fertilizer consumption in Mexico.


microorganismos se encuentran de forma natural en el suelo y abarcan diversos grupos; sin embargo, su población es afectada por el manejo de suelo y uso excesivo de agroquímicos (Caballero-Mellado et al., 1992; Grageda-Cabrera et al., 2003).

Aunque no se conocía la existencia de las bacterias, hasta que en 1683 von Leewenhoek las describió, su utilización para estimular el crecimiento de las plantas se remonta siglos atrás. Teofrasto (287 a.C.) y Virgilio (30 a.C.) sugerían mezclar el suelo donde se habían cultivado leguminosas con suelo donde no se habían cultivado, para remediar sus defectos y adicionarle fuerza (Tisdale y Nelson, 1975).

Desde el siglo XVIII se inocularon hongos en plántulas de encino para incrementar la producción de trufas, que son hongos que tienen alto valor económico por su enorme importancia gastronómica. Las trufas eran colocadas en los “cajetes” donde las plántulas de los encinos eran sembradas. Esto ocurrió mucho antes de que en 1885 se acuñara el vocablo “micorriza” (Smith y Read, 1997).

A finales del siglo XIX, la práctica de mezclar suelo con semillas, se convirtió en un método recomendado para inocular leguminosas en Estados Unidos; poco después, Nitragín registró la primer patente para inocular plantas con bacterias del género Rhizobium spp. En los años 1930´s y 1940´s, la inoculación con bacterias rizosféricas asociativas con cepas de los géneros Azotobacter y Bacillus fue utilizada a gran escala en Rusia y Europa del Este. Sin embargo, estas prácticas no tuvieron éxito y fueron abandonadas durante la Segunda Guerra Mundial (Barea et al., 2005; Bashan, 2008). Todo apuntaba que el futuro de los biofertilizantes era promisorio en el desarrollo de la agricultura del siglo XX. Sin embargo, la asombrosa industrialización y urbanización que surgió después de 1945, demandó una gran cantidad de materias primas y alimentos. Es aquí donde la demanda de los fertilizantes, que son capaces de generar una rápida respuesta productiva, tuvieron su extensa utilización (Duxbury, 1994).

Aunque por casi 100 años se han producido comercialmente inoculantes a base de Rhizobium spp., con las crisis energéticas en la década de 1970, el estudio de los biofertilizantes avanzó rápidamente en algunos países europeos y asiáticos; sin embargo, el avance fue menor en México y países latinoamericanos (Okon y Labandera-González, 1994).

compounds; c) improvers, improve soil structure for their contribution to the formation to stable aggregates; d) biological control agents of pathogens, phenomena development of microbial-microbial antagonism; e) biorremedial, eliminate xenobiotic products, such as, pesticides, herbicides and fungicides; and f) eco physiological improvers, increase the resistance to both biotic and abiotic stress (Bowen and Rovira, 1999).

Biofertilizers

The interpretation of biofertilizer is very broad, representing from microorganisms, green fertilizers and manures to plant extracts. These are summarized, we can say that they are products containing microorganisms that can live to be inoculated associates or in symbiosis with plants and help their nutrition and protection (Vessey, 2003). These microorganisms often are found naturally in soil and cover various groups; however, its population is affected by soil management and excessive use of agrochemicals (Caballero-Mellado et al., 1992; Grageda-Cabrera et al., 2003).

Although not know the existence of bacteria, until 1683 Von Leewenhoek described them, its use to stimulate plant growth goes back centuries. Teofrasto (287 BC) and Virgilio (30 BC) suggested mixing the soil were legumes have been grown with soil were has not been sown, to remedy its defects and strengthen it (Tisdale and Nelson, 1975).

Since the XVIII century fungi were inoculated oak seedlings to increase the production of truffle, which are fungi that have high economic value because of its enormous importance cuisine. Truffles are placed in “cajetes or bowls” were oak seedlings are sown. This was long before that in 1885 was coined the term "mycorrhiza" (Smith and Read 1997).

In the late nineteenth century, the practice of mixing soil with seeds became a preferred method for inoculating legumes in the United States of America; soon after the first patent registered by Nitragin to inoculate plants with bacteria of the genus Rhizobium spp. In 1930 and 1940, inoculation with associative rhizosphere bacteria strains of the genera Azotobacter and Bacillus was used on a large scale in Russia and Eastern Europe. However, an amzing industrialization and urbanization that surged after 1945 claimed a large amount of raw materials and food. This is where the demand for fertilizers, that are capable of generating a quick response production, had its extensive use (Duxbury, 1994).


Actualmente, existe una gran variedad de biofertilizantes con diversas funciones y atendiendo al tipo de cultivo. En general, los biofertilizantes más difundidos se componen de hongos micorrícicos y bacterias (All-Taweil et al., 2009; Pooja et al., 2007).

Tipos y modos de acción de biofertilizantes

Hongos

El término micorriza fue creado por el botánico alemán Albert Bernard Frank en 1885, y procede del griego mykos que significa hongo y del latín rhiza que significa raíz, definiendo así la asociación simbiótica entre el micelio de un hongo y las raíces de un vegetal. De entre las diversas asociaciones benéficas planta-microorganismo, la micorrícica es la que se encuentra más ampliamente extendida sobre la superficie terrestre, alrededor del 90% de las plantas terrestres la forman (Smith y Read, 1997), también es la más antigua, se han encontrado fósiles con ca. 4.0 x 108 años (Simon et al., 1993).

Los medios por los cuales las micorrizas pueden mejorar el estado nutricional de las plantas son: 1) incrementan el volumen de exploración de las raíces, ya que las hifas del hongo actúan como una extensión, 2) incrementan la captación de agua y nutrimentos como P, N, K y Ca, 3) incrementan la tolerancia a los cambios de temperatura y acidez extrema del suelo causadas por la presencia de Al, Mg y S, 4) proveen protección contra ciertos patógenos, 5) las raíces permanecen activas más tiempo, y 6) mejoran la estructura del suelo ayudando a mantener unidos a los agregados gracias al micelio y secreción de glomalinas (Alarcón y Ferrara, 2000). Es por ello que a las micorrizas se les reconoce un gran potencial en el contexto de la agricultura sostenible.

Por otro lado, el hongo del género Trichoderma es habitante común en la rizosfera, tiene varios mecanismos a través de los cuales influye el desarrollo de las plantas tales como la producción de reguladores de crecimiento, la solubilización y absorción de P, Cu, Fe, Zn, y Mn, y capacidad antagónica contra ciertos hongos fitopatógenos de plantas de interés agrícola (Gravel et al., 2007; Osman et al., 2010).

Bacterias promotoras del crecimiento vegetal

Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (BPCV) representan una amplia variedad de bacterias del suelo, las cuales cuando crecen en asociación con las plantas estimulan

Although for almost 100 years have been commercially produced inoculants of Rhizobium spp., with the energetic crises in the 1970s, the study of biofertilizers advanced rapidly in some European and Asian countries, but progress was lower in Mexico and Latin American countries (Okon and Labandera-González, 1994).

Currently, there are a variety of biofertilizers with various functions and by type of crop. In general, the most widespread biofertilizers consist of mycorrhizal fungi and bacteria (Pooja et al., 2007; All-Taweil et al., 2009).

Types and modes of action of biofertilizers

Fungus

The term mycorrhiza was created by the german botanist Albert Bernard Frank in 1885, and from the greek meaning mushroom mykos and from the latin meaning root rhiza, thus defining the symbiotic association between the mycelium of a fungus and the roots of a plant. Of the various plant-microbe beneficial associations, the mycorrhiza is what is most widespread on the earth surface, about 90% of the plants form it (Smith and Read, 1997), also is the oldest fossil found with ca. 4.0 x 108 years (Simon et al., 1993).

The means by which mycorrhizae can improve the nutritional status of the plants are: 1) increase the volume of root exploration, because fungal hyphae act as an extension; 2) increase the uptake of water and nutriments as P, N, K and Ca; 3) increased tolerance to the temperature changes and extreme soil acidity caused by the presence of Al, Mg and S; 4) provide protection against certain pathogens; 5) roots remain active longer; 6) improve soil structure helping to hold together the aggregate through the mycelium and glomalin secretions (Alarcón and Ferrara, 2000). That is why the mycorrhizal are recognized great potential in the context of sustainable agriculture.

Furthermore, the fungus of the genus Trichoderma is common inhabitant of the rhizosphere, has several mechanisms by which influences the growth of plants such as the production of plant growth regulators, solubilization and absorption of P, Cu, Fe, Zn, and Mn, and antagonistic capacity against certain fungal pathogens of plants of agricultural interest (Gravel et al., 2007; Osman et al., 2010).


su crecimiento. Los medios por los cuales las BPCV pueden mejorar el estado nutricional de las plantas son: 1) fijación biológica de N2, 2) producción de reguladores del crecimiento, vitaminas y otras sustancias, 3) disponibilidad de nutrimentos en la rizosfera, 4) incremento en el área superficial de la raíz y 5) control de microorganismos patogénicos (Lugtenberg y Kamilova, 2009).

La capacidad de producir reguladores de crecimiento está ampliamente distribuida entre las bacterias que viven asociadas a las plantas y aproximadamente el 80% son productoras de auxinas (Bowen y Rovira, 1999). La auxina más importante en términos cuantitativos es el ácido-3-indol-acético (AIA), la producción de este regulador incrementa el sistema radical y se relaciona con la mayor absorción de nutrimentos (Okon y Kapulnik, 1986).

A pesar de las intensas investigaciones sobre la FBN en no-leguminosas a finales de 1970, hay poca evidencia de la inoculación de BPCV en no-leguminosas que alcancen niveles significantes de FBN. Por ejemplo, se creyó que los efectos benéficos de Azospirillum brasilense en plantas no-leguminosas era vía FBN, ahora se reconoce que el efecto en la estimulación del crecimiento se debe predominantemente a otros mecanismos i.e. producción de reguladores del crecimiento y sus efectos sobre la fisiología y morfología de la raíz (Bashan, 2008).

Producción de biofertilizantes

La producción de biofertilizantes se centra en países desarrollados donde es una práctica adoptada. Se fabrican por empresas gubernamentales o privadas e incluyen micorrizas, Rhizobium, Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Pseudomonas y agentes de biocontrol como Trichoderma. Los inoculantes son inocuos y se requiere de un cuidadoso manejo para no menguar su efectividad. En muchos países en desarrollo no hay industrias de inoculantes, lo cual hace aún más difícil su popularización. Además, en muchas áreas rurales hay una renuencia básica a usar bacterias y hongos como microorganismos benéficos, en estas culturas los microbios están asociados con enfermedades humanas y de animales (Bashan, 2008).

En los diferentes países latinoamericanos, existe una amplia gama de factores tanto favorables como desfavorables que influyen en la calidad, producción y distribución de los biofertilizantes. En ocasiones, las empresas no cuentan con almacenes apropiados a gran escala o la estructura

Plant growth promoting bacteria

The Plant growth promoting bacteria (PGPB) represents a wide variety of soil bacteria, which when grown in association with plants stimulates their growth. The means by which PGPB can improve the nutritional status of plants are: 1) biological fixation of N2; 2) production of growth regulators, vitamins and other substances; 3) nutrient availability in the rhizosphere; 4) increased root surface area; and 5) control pathogenic microorganisms (Lugtenberg and Kamilova, 2009).The ability to produce growth regulators is widely distributed among bacteria that live in association with plants and approximately 80% are producers of auxin (Bowen and Rovira, 1999). Auxin quantitatively more important is the acid-3-indol-acetic (AIA), the production of this regulator increases the root system and is related to the greater absorption of nutrients (Okon and Kapulnik, 1986).

Despite extensive research on the BNF in non-legumes in late 1970, there is little evidence of PGPB inoculation in non-legumes to reach significant levels of BNF. For example, it was believed that the beneficial effects of Azospirillum brasilense in non-legume plants via BNF was now recognized that the effect on growth stimulation is predominantly due to other mechanisms i.e. production of growth regulators and their effects on physiology and root morphology (Bashan, 2008).

Production of biofertilizers

Biofertilizers production focuses on developed countries where it is an adopted practice. They are made by government or private companies and include mycorrhizae, Rhizobium, Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Pseudomonas and Trichoderma as biocontrol agents. Inoculants are harmless and require careful handling to not diminish its effectiveness. In many developing countries there are no industries of inoculants, which makes even more difficult to popularize it. Moreover, in many rural areas there is a basic reluctance to use bacteria and fungi as beneficial microorganisms, microbes in these cultures are associated with human and animal diseases (Bashan, 2008).

In the Latin American countries, there are a wide range of both favorable and unfavorable factors affecting the quality, production and distribution of bio-fertilizers. Sometimes companies do not have adequate storage or large-scale structure necessary for transportation. In others, technology and infrastructure for their production is not developed.


necesaria para su transportación. En otros, la tecnología e infraestructura para su producción no está desarrollada. Es evidente que se necesita un organismo regulatorio que ejerza un fuerte control de los inoculantes presentes en el mercado para evitar que el agricultor adquiera productos de baja calidad (Elliott y Lynch, 1995).

En México, la producción actual de biofertilizantes se realiza por pequeñas empresas, instituciones de educación e investigación y por el INIFAP, apoyada por el gobierno federal y/o por gobiernos estatales. A pesar de este desarrollo, la distribución y aplicación a gran escala ha tenido serias dificultades, principalmente por problemas de promoción y distribución.

Casos exitosos

En la literatura es común encontrar sólo aquellos reportes exitosos del uso de inoculantes. Por consiguiente, es difícil identificar los factores involucrados con la poca o nula respuesta de los cultivos. La aplicación eficaz de inoculantes a base de Rhizobium, Mesorhizobium, Bradyrhizobium (Sessitsch et al., 2002); Azospirillum (Caballero-Mellado et al., 1992; Okon y Labandera-González, 1994); Azotobacter (Lakshmanan, 2000; Somers et al., 2004), Pseudomonas (Gravel et al., 2007), microorganismos solubilizadores de fosfato (Lugtenberg y Kamilova, 2009) y Trichoderma (Gravel et al., 2007), para mejorar la nutrición de las plantas y la producción agrícola está bien documentado.

En países como Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay, los biofertilizantes constituyen la base de su producción de leguminosas. Uno de los cultivos más importantes es la soya, ésta presenta una alta acumulación de proteínas en la semilla que la convierte en el cultivo con la mayor demanda de N. Se estima que se requieren entre 70 y 80 kg N por Mg de grano. Un rendimiento promedio de 3 Mg ha-1 equivale a una demanda de 240 kg N, la soya puede fijar desde 0 a 450 kg N ha-1 y abastecer hasta un 90% de los requerimientos de N del cultivo.

En más de 300 ensayos realizados desde 1990 a 2006 en Argentina, inoculando la soya con cepas altamente eficientes, se determinó una respuesta positiva en el incremento del rendimiento en 11% de los casos (Agrositio.com 31/08/2009 INTA 23/03/2010).

Castellanos et al. (1995), en un análisis retrospectivo de ensayos experimentales de inoculación de frijol con cepas élite llevados en México en el periodo de 1980 a 1995,

Obviously a regulatory body is needed to exercise strong control of inoculants on the market to prevent the farmer of acquiring low quality products (Elliott and Lynch, 1995).In Mexico, the current production of biofertilizers is done by small businesses, educational institutions and research and by the National Institute of forest, agricultural and livestock (INIFAP), supported by the federal government and state government. Despite this development, distribution and large scale application has had serious difficulties, mainly due to problems of promotion and distribution.

Successful cases

In literature it is common to find only those reports of successful use of inoculants. It is therefore, difficult to identify the factors involved with little or no crop response. Effective implementation of inoculants based on Rhizobium, Mesorhizobium, Bradyrhizobium (Sessitsch et al., 2002); Azospirullum (Caballero-Mellado et al., 1992; Okon and Labandera-González, 1994); Azobacter (Lakshmanan, 2000; Somers et al., 2004), Pseudomonas (Gravel et al., 2007), phosphate solubilizing microorganisms (Lugtenberg and Kamilova, 2009) and Trichoderma (Gravel et al., 2007), to improve the plant nutrition and agricultural production is well documented.

In countries as Argentina, Brazil, Paraguay and Uruguay, biofertilizers form the basis of its production of legumes. One of the most important crops is soybean; it has a high accumulation of protein in the seed that makes the crop with the higher demand for N. It is estimated that it takes between 70 and 80 kg N per grain Mg. An average yield of 3 Mg ha-1 amounts to a demand of 240 kg N, soy can be set from 0 to 450 kg N ha-1 and supply up to 90% of crop N requirements.

In more than 300 trials conducted from 1990 to 2006 in Argentina, inoculating soybeans with highly efficient strains, was determined a positive response in yield increases of 11% of cases (Agrositio.com 31/08/2009 INTA 23/03/2010).

Castellanos et al. (1995), in a retrospective analysis of experimental trials of bean inoculation with elite strains made in Mexico in the period 1980 to 1995, found success only 11% of the 47 cases analyzed, the inoculated treatments outperformed the non-inoculated checks and without N. These data indicate that the route of inoculation in our country has not been successful to increase BNF in beans. The failure of inoculation may be due to the large diversity of native strains, which are predominantly ineffective strains (Peña- Cabriales and Grageda-Cabrera, 1997).


encontraron éxito sólo en el 11% de los 47 casos analizados, los tratamientos inoculados superaron a los testigos sin inocular y sin N. Estos datos indican que la vía de inoculación en nuestro país no ha sido exitosa para incrementar la FBN en frijol. La falla en la inoculación quizás se debe a la gran diversidad de cepas nativas, las cuales predominantemente son cepas inefectivas (Peña-Cabriales y Grageda-Cabrera, 1997). También se evaluaron los biofertilizantes a base de Azospirillim brasilense, Glomus intraradices y Rhzobium etli durante los ciclos agrícolas Primavera-verano y otoño-invierno 1999-2000 en 1.9 x 106 ha en prácticamente todo el país. Los resultados mostraron que cuando se aplicaron biofertilizantes los rendimientos incrementaron en un 62% respecto al testigo absoluto y en un 30% con relación a la aplicación de fertilizantes sintéticos (Aguirre-Medina, 2004). Actualmente, se estima que se aplican biofertilizantes en ca. 2.5 x 106 ha.

A través del empleo de técnicas convencionales e isotópicas con 15N, se han encontrado grandes diferencias en cuanto a efectividad de fijar N2 en diferentes especies de leguminosas y sus microsimbiontes. Estudios realizados en leguminosas cultivadas en El Bajío Guanajuatense, México, muestran tasas de fijación de N2 muy contrastantes, desde 31 hasta 552 kg N2 fijado ha-1 a-1 (Cuadro 2) (Peña-Cabriales y Grageda-Cabrera, 1997).

Diversos estudios han demostrado que la inoculación de cereales con Azospirillum spp. promueve el crecimiento de las plantas, observándose un incremento en la emergencia, vigor, biomasa, desarrollo del sistema radical e incremento en el rendimiento en diferentes proporciones. En México, se han obtenido incrementos en el rendimiento de maíz

Also evaluated based biofertilizers of Azospirillim brasilense, Glomus intraradices and Rhzobium etli during the spring-summer and autumn-winter growing seasons of 1999-2000 at 1.9 x 106 ha in virtually all the country. The results showed that when applied biofertilizers yields increased 62% compared check control and 30% in relation to the application of synthetic fertilizers (Aguirre-Medina, 2004). Currently it is estimated that apply biofertilizers in ca. 2.5 x 106 ha.

Through the use of conventional and isotopic techniques with 15N, has been found large differences in effectiveness to fix N2 in different species of legumes and their micro symbionts. Studies in legumes grown in El Bajio Guanajuato, Mexico, show N2 fixation rates very contrasting, from 31 to 552 kg ha-1 a-1 N2 fixed (Chart 2) (Peña-Cabriales and Grageda-Cabrera, 1997).

Studies have shown that inoculation of cereals with Azospirillum spp. promotes plant growth, with an increase in the emergence, vigor, biomass, root development and increased yield in different proportions. In Mexico, have been obtained increases in corn yield between 30 to 70% and 39% barley compared with the check without inoculant (Aguirre-Medina, 2004). Okon and Labandera-González (1994), presented favorable results in 70% yield of the results of research conducted from 1974 to 1994 in Latin America. Dobbelaere et al. (2001) reported positive effects of inoculation for 62 to 95% of cases.

One of the few associative relationships, which are fixed considerable amounts of N2, is the symbiosis between sugarcane and endophytic diazotrophs, wherein the rod commonly obtained from 20 to 60% of its N requirement through nitrogen fixation (Bodder et al. 2001).On his behalf, Shamsuddin (1994) using the 15N isotope technique, found that up to 89% of plant N requirement of oil palm is supplied by the symbiosis with Azospirillum.

When inoculated with PGPB it has been seen an increase in fruit quality of tomato and Chile. Furthermore, inoculating mycorrhizal fungus and PGPB results are better. Yield in Chile increased 40% and reduced the harvest time. In sweet pepper increased quality in 30% (Olaldey and Serratos, 2004).

On the other hand, several studies indicate that cereal inoculation with PGPB and mycorrhizal can reduce the doses application of N, P and K fertilizers without reducing crop yield. It has been reported that the main economic rate

Leguminosa Nitrógeno fijado estimado con la técnica de dilución isotópica de 15N kg ha-1 a-1

Haba 323Chícharo 153Garbanzo 31Jícama 75-192Frijol 33-68Alfalfa 260Lenteja 77Soya 60-80

Cuadro 2. Nitrógeno fijado simbióticamente por leguminosas en “El Bajío”, Guanajuato, México.

Table 2. Symbiotically fixed nitrogen by legumes in "El Bajío", Guanajuato, Mexico.

Fuente: Peña-Cabriales y Grageda-Cabrera, 1997.


entre el 30 al 70% y en cebada del 39% en comparación con el testigo sin inocular (Aguirre-Medina, 2004). Okon y Labandera-González (1994), citan resultados favorables en el rendimiento en el 70% de los resultados de investigación realizados de 1974 a 1994 en Latinoamérica. Por su parte, Dobbelaere et al. (2001), reporta efectos positivos de la inoculación para el 62 al 95% de los casos.

Una de las pocas relaciones asociativas, en la cual se fijan cantidades considerables de N2, es la simbiosis entre caña de azúcar y diazótrofos endofíticos, en los cuales comúnmente la caña obtiene de un 20 al 60% de su requerimiento de N a través de la fijación de N2 (Boddey et al., 2001). Por su parte, Shamsuddin (1994) empleando la técnica isotópica de 15N, encontró que hasta un 89% del requerimiento de N de plantas de palma de aceite es suplido por la simbiosis con Azospirillum.

Al inocular con BPCV se ha observado un incremento en la calidad de los frutos de jitomate y chile. Además, cuando se inoculan hongos micorrícicos y BPCV los resultados son mejores. En chile el rendimiento se incrementó 40% y se redujo el tiempo de cosecha. En pimiento morrón se incrementó la calidad en un 30% (Olalde y Serratos, 2004).

Por otro lado, varios estudios indican que la inoculación de cereales con BPCV y micorrizas permite reducir la dosis de aplicación de fertilizantes N, P y K sin que disminuya el rendimiento del cultivo. Se ha reportado que la principal tasa de retorno económico es cuando se fertiliza con el 75% de la dosis recomendada (Okon y Labandera-González, 1994; El-Sirafy et al., 2006; Bashan, 2008).

Factores que afectan la simbiosis

La ef ic iencia de la s imbios is depende de los microorganismos, la planta hospedadora y las condiciones ambientales (Hardarson, 1993; Okon y Kapulnik, 1986; Kiely et al., 2006).

Entre los factores agronómicos y ambientales que afectan la efectividad de la biofertilización se incluye la temperatura, humedad, acidez y otros componentes químicos del suelo, tales como el contenido de N, P, Ca, S, Mg, Mo, Fe y Co, estos pueden disminuir rápidamente la población de cualquier especie microbiana introducida (Abbott y Robson, 1991; Bowen y Rovira, 1999). Generalmente, la fertilización inhibe o disminuye la efectividad de la relación planta-microorganismo.

of return is when fertilized with 75% of the recommended dose (Okon and Labandera-González, 1994; El-Sirafy et al., 2006; Bashan, 2008).

Factors affecting the symbiosis

The efficiency of symbiosis depends of microorganisms, host plant and environmental conditions (Okon and Kapulnik, 1968; Handarson, 1993; Kiely et al., 2006).

Among agronomic and environmental factors affecting the effectiveness of biofertilizing includes temperature, humidity, acidity and other chemical components of soil, such as the content of N, P, Ca, S, Mg, Mo, Fe and Co, these can quickly deplete the population of any microbial species introduced (Abbot and Robson, 1991; Bowen and Rovira, 1999). Generally, fertilization inhibits or reduces the effectiveness of plant-microorganism relationship.

One factor which limits the BNF is the presence of combined forms of N in soil. Fertile soils with availability of inorganic forms of N affect the establishment of the symbiosis as delay the onset of nodulation and inhibit the operation of the fixative system, to the plant is more economical to take N from soil and fertilizer through BNF (Read, 1998).

In the mycorrhiza case, the main challenge to produce an adequate colonization is that the fungi have low specificity for the host plant, despite which, there have been differences in the effectiveness of the symbiosis (Abbot and Robson, 1991). Each culture has different degree of dependence to mycorrhiza. For example, maize and sorghum have high mycorrhizal dependency while wheat, oats and barley have a low dependency. Consequently, the order of crop rotation has a significant effect on plant nutrition of phosphorus and other nutrients, due to, the population of mycorrhizae decreases in soil, when growing species with low mycorrhizal dependency (Afzal et al., 2005). Ground shaking caused by tillage, breaks the web of mycelium of the fungus with which destroy the beneficial effect on the soil structure. A good strategy is to grow after fallow periods, species of high dependence on mycorrhizae to increase the population of fungi in the soil.

Fungicides and bactericides applied in the seed are extremely toxic to biofertilizers, mainly those of broad-spectrum control. The herbicides and insecticides normally used


Uno de los factores que limita la FBN es la presencia de formas combinadas de N en el suelo. Los suelos fértiles con disponibilidad de formas inorgánicas de N afectan el establecimiento de la simbiosis ya que retardan el inicio de la nodulación e inhiben el funcionamiento del sistema fijador, para la planta es más económico tomar N del suelo y/o del fertilizante que a través de la FBN (Read, 1998).

En el caso de las micorrizas, la principal dificultad para que se produzca una adecuada colonización radica en que los hongos poseen una baja especificidad por la planta hospedera, a pesar de lo cual, se han observado diferencias en la efectividad de la simbiosis (Abbott y Robson, 1991). Cada cultivo tiene diferente grado de dependencia a las micorrizas. Por ejemplo, el maíz y el sorgo tienen alta dependencia micorrícica mientras que el trigo, la avena y la cebada poseen baja dependencia. Consecuentemente, el orden de la rotación de cultivos tiene un efecto significativo sobre la nutrición vegetal de fósforo y otros nutrimentos debido a que la población de micorrizas decrece en el suelo cuando se cultivan especies de baja dependencia a las micorrizas (Afzal et al . , 2005). Los movimientos del suelo ocasionados por las labranzas rompen el entramado de micelio del hongo con lo cual destruyen el efecto benéfico sobre la estructura del suelo. Una buena estrategia es cultivar, luego de barbechos prolongados, especies de alta dependencia a las micorrizas para incrementar la población de hongos en el suelo.

Los fungicidas y bactericidas aplicados en la semilla son extremadamente tóxicos para los biofertilizantes, principalmente aquellos de amplio espectro de control. Los herbicidas e insecticidas utilizados normalmente tienen un bajo impacto sobre las micorrizas. Puesto que los biofertilizantes necesitan oxígeno para vivir, las poblaciones disminuyen en suelos con pobre drenaje y anegables. También se ha observado que en suelos salinos y/o sódicos el porcentaje de infección radical es muy bajo (Abbot y Robson, 1991).

Los microorganismos involucrados en la asociación pueden influenciar el grado de efectividad. Otra característica importante de los inoculantes es su capacidad para sobrevivir en el soporte y en el suelo, para colonizar la rizosfera y para migrar en el suelo, ya que en algunas ocasiones hay una gran cantidad de capas nativas que son inefectivas. También, los cultivares

have a low impact on mycorrhizae. Since biofertilizers need oxygen to live, populations decline in soils with poor drainage and floodplains. It has also been observed in saline and / or sodium root percentage of infection is low (Abbot and Robson, 1991).

The microorganisms involved in the association may influence the degree of effectiveness. Another important feature of inoculants is its capability to survive in the holder and the soil, to colonize the rhizosphere and to migrate into the ground, since in some cases there is a large amount of native layers that are ineffective. Also, cultivars of host plants and production conditions vary greatly in terms of effectiveness of the symbiosis (Peña-Cabriales et al., 1993; Khalid et al., 2004).

Perspectives

The widespread use of biofertilizers in any agricultural production system would bring great benefits, without having any detrimental impact on the environment. However the fact that in Mexico the relatively simple technology of bio fertilization has not been transferred to most producers is disturbing.

In the short to medium term, research should focus on the development of better and cheaper inoculants (Díaz-Franco and Mayek-Pérez, 2008).

Overall, it can be said that the biofertilizers have a cost to the producer of only 10% of the cost of chemical fertilizer and in most cases should not represent more than 2 to 3% of the cost of crop production. It is also necessary to develop "disruptive technologies" in situ, with local conditions, as developed in other countries and applied to us are the main cause of economic and ecological crisis that afflicts Mexican agriculture of our time. Is indispensable to have advice, guidance and training should be provided by relevant authorities.

Finally, it is necessary to mention that quality control is a necessary tool to improve inoculants that are available in the market to ensure appropriate technology for their production. It also requires stronger links between industry and scientists to collaborate on improving production systems and quality of the inoculants.



de las plantas hospederas y las condiciones de producción varían grandemente en términos de efectividad de la simbiosis (Khalid et al., 2004; Peña-Cabriales et al., 1993).

Perspectivas

El uso a gran escala de los biofertilizantes en cualquier sistema de producción agrícola traería grandes beneficios sin ejercer un impacto perjudicial sobre el ambiente. Sin embargo, resulta preocupante que en México la tecnología relativamente simple de la biofertilización no ha sido transferida a la mayoría de los productores.

A corto y mediano plazo, la investigación deberá enfocarse en el desarrollo de inoculantes de mejor calidad y más económicos (Díaz-Franco y Mayek-Pérez, 2008). En términos generales, se puede decir que los biofertilizantes tienen un costo para el productor de sólo 10% del costo de la fertilización química, y en la mayoría de los casos no debe representar más del 2 a 3% del costo de producción del cultivo. Además, es necesario desarrollar "tecnologías de punta" in situ, con las condiciones locales, ya que las desarrolladas en otros países y aplicadas al nuestro son la principal causa de la crisis económica y ecológica que agobia a la agricultura mexicana del presente. Es indispensable contar con asesoría, orientación y capacitación que debieran ofrecer las autoridades correspondientes.

Finalmente, es necesario mencionar que el control de calidad es una herramienta necesaria para mejorar los inoculantes que se ofrecen en el mercado, para que exista una adecuada tecnología para su producción. Asimismo, se requiere de mayor vinculación entre la industria y los científicos con el fin de colaborar en mejorar los sistemas de producción y calidad de los inoculantes.

Agradecimientos

Esta contribución fue financiada por la SAGARPA a través del proyecto “Impulso a nuevos productos y procesos de la bioeconomía y de investigación, transferencia de tecnología y uso de biocombustibles, biofertilizantes y abonos orgánicos.

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Cobertura óptima en el mercado de futuros bajo riesgo de precio y rendimiento*

Optimal coverage in the futures market under price risk and yield

Isaí Guízar Mateos1, Miguel A. Martínez Damián1§ y Ramón Valdivia-Alcalá2

1Posgrado en Economía. Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco, km 36.5, Montecillo Estado de México, C. P. 56230. Tel. 595 9520200. ([email protected]). 2DICEA. Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, Estado de México, km 38.5. C. P. 56230. Tel.595 9521668. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected].



Resumen

En México, en la última década cada vez ha sido mayor el uso de contratos en el mercado de futuros para administrar el riesgo en la actividad agrícola. Éste trabajo presenta el cálculo de una cobertura óptima para productores de maíz (Zea Mays L.) en Jalisco en el mercado de futuros utilizando un modelo de media-varianza, éste modelo asume que la función de utilidad está conformada por el ingreso esperado y la varianza del ingreso; se considera que el precio futuro, el precio de contado y el rendimiento representan fuentes de riesgo para el productor. Las medias de éstas variables son estimadas condicionadas a la información pasada de las mismas mediante modelos autoregresivos y de media móvil. En el cálculo se usa también un rango de coeficientes de aversión absoluta al riesgo. Los resultados sugieren que, cuando menor sea la aversión al riesgo la volatilidad del ingreso esperado se incrementa y cuando mayor es la aversión al riesgo el tamaño de la cobertura se estabiliza siendo constante a partir de cierto nivel.

Palabras clave: aversión al riesgo, cobertura, mercado de futuros, utilidad esperada.

Abstract

In Mexico in the last decade has been increasingly greater use of contracts in the futures market to manage risk in agriculture. This paper presents the calculation of optimal coverage for farmers of corn (Zea mays L.) in Jalisco in the futures market using a mean-variance model, this model assumes that the utility function consists of the expected income and variance of income, it is considered that the future price, the spot price and yield represent sources of risk to the producer. The means of these variables are estimated conditional on past information of the same models using autoregressive and moving means. The calculation also uses a range of coefficients of absolute risk aversion. The results suggest that the lower the volatility risk aversion increases the expected income and the higher the risk aversion size remained constant coverage stabilizes at a certain level.

Key words: risk aversion, coverage, future markets, expected income.

Isaí Guízar Mateos et al.1276 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol.3 Núm.6 1 de noviembre - 31 de diciembre, 2012

Introducción

En el desempeño de la actividad agrícola, existe siempre la posibilidad de obtener pérdidas al finalizar el ciclo productivo, debido a que se está expuesto a variables que no tienen un comportamiento sistemático. El precio y el rendimiento son las variables más importantes en la conformación del ingreso de un agricultor, siendo su comportamiento aleatorio, el agricultor está consciente que al emplearse en la producción enfrenta cierto riesgo. Para administrar ese riesgo, se han desarrollado estrategias como la diversificación productiva, contratos por adelantado, contratos de futuro, opciones de futuros y otros. Desde el sector gubernamental se han implementado programas con el fin de garantizar al productor determinado ingreso tales como políticas de precios de garantía, ingreso objetivo, subsidios para compra de insumos, restricciones a las importaciones, etc.

En la última década se ha incentivado a productores a utilizar opciones sobre contratos de futuro para la administración del riesgo. Desde 1996 opera el subprograma de apoyos para la adquisición de coberturas de ASERCA con el objetivo de proteger el ingreso.

El uso de contratos en el mercado de futuros se realiza con la intención de que pérdidas en el mercado de contado por bajos precios sean compensadas por ganancias en el mercado de futuros o viceversa. El productor no está en posición de conocer la cantidad adecuada que debe contratar pues no conoce cuánto producirá. En este contexto, el objetivo de éste trabajo es determinar el tamaño de la cobertura en el mercado de futuros que maximiza la utilidad esperada de productores de maíz (Zea Mays L.) en el estado de Jalisco, México. Se utiliza un modelo que considera que la utilidad del productor está conformada por su ingreso esperado y la varianza del ingreso y se asume que los productores tienen aversión por el riesgo. Entendiendo a la utilidad como “la satisfacción que un individuo obtiene como resultado de las actividades que realiza” (Nicholson, 2005).

Estudios acerca de la estabilización del ingreso consideran al precio y la producción como fuente de riesgo; un trabajo pionero es el realizado por McKinnon(1967) en el que enfatiza la importancia de la correlación entre éstas variables en la estabilización del ingreso debido a que una correlación negativa sugiere una cobertura natural para la estabilización del ingreso. El uso del modelo de media varianza (M-V) en

Introduction

In carrying out agricultural activity, there is always the possibility of a loss at the end of the productive cycle, because it is exposed to variables that do not have a systematic behavior.

The price and yield are the most important variables in the confirmation of income from a farmer, and its random behavior, the farmer is aware that if used in the production faces some risk. To manage this risk, strategies has been developed such as productive diversification, forward contracts, futures contracts, future options and others. From the government sector programs have been implemented to ensure the farmer income policies such as price supports, income target, subsidies to purchase inputs, import restrictions, etc.

In the last decade farmers has been encouraged to use options on futures contracts for risk management. Since 1996 operates the support sub program for the acquisition of ASERCA coverage in order to protect the income.

The use of contracts in the futures market is done with the intention that losses in the cash market by lower prices are offset by gains in the futures market or vice versa. The farmer is not in a position to know the appropriate amount that should be hired, because he does not know how much he is going to produce.

In this context, the objective of this work is to determine the size of the coverage in the futures market that maximizes the expected utility of maize farmers (Zea mays L.) in the state of Jalisco, Mexico. It uses a model that considers that the utility from a farmer is comprised of his expected income and variance of income and it is assumed that farmers have risk aversion. Understanding the utility as "the satisfaction that an individual receives as a result of its activities" (Nicholson, 1978).

Studies on the income stabilization consider the price and production as a source of risk; a pioneering work done by McKinnon (1967) in which emphasizes the importance of the correlation between these variables in the stabilization of income because a negative correlation suggests a natural hedge for income stabilization. Using the mean variance model (M-V) in the optimal hedge calculation has been used by various authors; Rolfo (1980) applied this model to cocoa

Cobertura óptima en el mercado de futuros bajo riesgo de precio y rendimiento 1277

el cálculo de coberturas óptimas ha sido utilizado por diversos autores; Rolfo (1980) aplica éste modelo a productores de cacao, en su modelo considera al precio y a la producción como fuentes de riesgo. También han utilizado el modelo M-V; Chavas y Pope (1982) Anderson y Danthine (1983), Alexander et al. (1986) y otros, a menudo asumiendo que los productores tienen aversión al riesgo del tipo contante absoluto (CARA). Lapan y Moschini (1994), obtienen una solución exacta bajo CARA en la función de utilidad, considerando el precio de contado, el precio futuro y el rendimiento como fuentes de riesgo, asumiendo que se distribuyen conjuntamente como una normal; ésta función la comparan con el modelo M-V para productores de Iowa en Estados Unidos de América, concluyendo que en la estructura M-V la cobertura óptima depende en mayor medida de la aversión al riesgo.

En México, Godínez (2007) contrasta el uso de instrumentos de futuro bajo la hipótesis de causalidad del precio futuro del maíz amarillo de la bolsa de Chicago sobre el precio de contado del maíz blanco en México, concluyendo que no existe tal relación causal por lo que la cobertura no es pertinente. La conclusión de Godínez es a nivel nacional y en el caso presente se particulariza al estado de Jalisco. Bajo el supuesto que los contratos de futuros son una herramienta eficaz para estabilizar el ingreso de los productores agrícolas.

Aspectos generales. Se analizarán a los productores de maíz en el estado de Jalisco, México que desean cubrirse contra precios bajos vendiendo un contrato en el mercado de futuros. Se considera que el productor toma la decisión de cuánta superficie sembrar así como el número y precio de contratos de futuro en la primer semana de agosto. La cosecha y operación contraria (compra) en el mercado de futuros se realiza en diciembre, mes en el que se obtiene el mayor volumen de producción en el Estado; de tal manera que toda la incertidumbre es resuelta al final del ciclo productivo. Los datos fundamentales para obtener la cobertura óptima son los de precios de futuro, los precios de contado y el rendimiento. Todos los datos utilizados son mensuales de enero de 2000 a agosto de 2007.

La información de rendimiento es obtenida del Servicio de Información Agrícola y Pesquera (SIAP) de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación (SAGARPA). La serie de precios de futuro son datos de la Bolsa de Comercio de Chicago obtenidos a través de la Dirección de Estudios y Análisis de Mercado de Apoyos y Servicios a la Comercialización Agropecuario (ASERCA), los datos originales son semanales y están en centavos de

farmers, in his model considers the price and production as sources of risk. They have also used the M-V model; Chavas and Pope (1982), Anderson and Danthine (1983), Alexander et al. (1986) and others, often assuming that farmers are risk averse of the constant absolute risk aversion (CARA). Lapan and Moschini (1994), obtained an exact solution under CARA utility function, whereas the cash price, the future price and yield as sources of risk, assuming they are jointly distributed as normal; this function is compared with M-V model for farmers in Iowa in the United States, concluding that the optimal coverage M-V structure depends in a great way on risk aversion.

In Mexico, Godínez (2007) contrasts the use of future instruments under the assumption of causality from future price of yellow corn on the Chicago exchange market, on the price for white corn in Mexico, concluding that there is no such causal relationship, so at that hedge is not relevant. Godínez's conclusion is nationwide and in this case is particularized to the state of Jalisco. Under the assumption, that futures contracts are an effective tool to stabilize the income of farmers.

Overview. Corn farmers will be analyzed in the state of Jalisco, Mexico who wants to hedge against low prices, by selling a contract in the futures market. It is considered that the farmer makes the decision on how much planting area, as the number and price of futures contracts in the first week of August. Harvesting and opposite operation (purchase) in the futures market is carried out in December, the month in which to get the largest volume of production in the state; so that all the uncertainty is resolved at the end of the productive cycle. The fundamental data for optimal hedge is the future price and yield. All data used are monthly from January 2000 to August 2007.

Yield information is obtained from the Information Service Agriculture and Fisheries (SIAP) of the Ministry of Agriculture, Livestock, Fisheries and Food (SAGARPA). The price series data for the future are from the Chicago Board of Trade obtained from the Department of Studies and Market Analysis Support and Services for Agricultural Marketing (ASERCA), the original data are weekly and are in cents per bushel, these were converted to tons knowing that a ton is equal to 39.36825 bushels, later earned a monthly average was converted into pesos through a series of monthly exchange rate of the Bank of Mexico (BM), nominal prices were real using the farmers price index from BM based on August 2007. Finally, nominal cash prices of maize


dólar por búshel, éstos fueron transformados a toneladas sabiendo que una tonelada es igual a 39.36825 bushels, posteriormente se obtuvo un promedio mensual que fue transformado a pesos con una serie de tipo de cambio mensual del Banco de México (BM), los precios nominales se hicieron reales empleando el índice de precios al productor de BM con base en agosto de 2007. Finalmente, los precios de contado nominales de maíz en Jalisco son obtenidos del Servicio de Información e Integración de Mercados (SNIIM) de la Secretaría de Economía (SE), ésta serie al igual que la de precio de futuro fue transformada a precio reales con la misma base.

Aspectos particulares. Se representa la utilidad esperada del productor utilizando el modelo de media varianza (M-V) que asume que la utilidad esperada del productor está en función del ingreso esperado E(I) y de la varianza del ingreso Var(I). Esto es:

(1)

En donde m es un parámetro de aversión al riesgo positivo y E es el operador esperanza.

Determinar la cantidad óptima de contratos involucra identificar el ingreso que el productor espera obtener en el momento de la cosecha, dicho ingreso está en función de variables que el agricultor puede controlar (como la superficie de siembra), y otras que tienen un comportamiento aleatorio (en adelante serán denotadas con el símbolo ~), que el agricultor no puede controlar, como el precio y el rendimiento.

Si se considera que el productor no utiliza estrategia alguna para protegerse contra decrementos del precio y que todo su producto es vendido en el mercado de contado, el ingreso será:

(2)

Es decir, el ingreso será simplemente el producto del precio ãleatorio de contado (ps) por el volumen de producción (q .

ỹ), también aleatoria.

Los contratos de maíz son colocados en la bolsa de futuros de Chicago; sin embargo, Chicago opera con maíz del tipo amarillo y la producción en Jalisco es mayormente de maíz blanco, éste barrera se elimina realizando operaciones contrarias cuando el contrato éste por vencer. Así, cuando

in Jalisco are obtained from the Information Service and Market Integration (SNIIM) of the Ministry of Economy (SE), this series as well as the future price of real price was transformed to real price with the same basis.

Particular aspects. It represents the farmer's expected utility using the mean variance model (M-V) which assumes that the farmer's expected utility is in function of the expected income E (I) and from income variance Var (I). That is:

(1)

Where: m is a positive aversion risk parameter and E is the operator expectation.

To determine the optimal number of contracts, involves identifying the income expected from the producer at the time of harvest, such income is a function of variables that the farmer can control (like the surface of sowing) and others that have a random behavior (in below will be denoted by the symbol ~), that the farmer can´t control, such as price and yield.

Considering that the producer doesn´t use any strategy to protect against price decreases and that its entire product is sold in the cash market, the income will be:

That is to say, that the income is simply the product of random cash price (ps) by the volume of production (q ∙ ỹ), also random.

(2)

Corn contracts are placed on the Chicago Futures Exchange; however Chicago operates with yellow corn and the production rate in Jalisco is mostly white corn, this barrier is removed when performing operations in breach of this contract due to expire. So when the farmer decides to protect against a decline in the cash price by selling a futures contract (f) and keeps it until maturity, his income will be:

(3)

This way, its expected income will consist by the entry into the spot market [ps (q ỹ] and the gain or loss on the futures market [(pf-pf) f] .In (2) and (3) q is the surface, ps is the price at the time of harvest, pf is the future price and ỹ denotes yield of product, both price and yield are random variables, hence it is considered price risk and yield. Both

1E(U)= E(I) - m . Var(I) 2

I= ps (q . ỹ)

1E(U)= E(I) - m . Var(I) 2

I= ps (q . ỹ)

I= ps (q ỹ) + (pƒ - pƒ)ƒ


el productor decide protegerse contra un decremento en el precio de contado vendiendo un contrato de futuros (ƒ) y lo mantiene hasta su vencimiento, su ingreso será:

(3)

De ésta forma, su ingreso esperado estará conformado por el ingreso en el mercado de contado [ps (q ỹ)] y la pérdida o

˜ganancia en el mercado de futuros [pƒ - pƒ)ƒ]. En (2) y (3) ˜q es la superficie, ps es el precio en el momento de la cosecha,

pƒ es el precio futuro y ỹ denota el rendimiento del producto, ambos precios y el rendimiento son variables aleatorias, de ahí que se considera riesgo de precio y de rendimiento. Tanto el tamaño del contrato (f) como el precio acordado (pf), son conocidos por el productor, por lo que no representan alguna

fuente de riesgo; pero, el precio en el mercado de futuros (pƒ) no es conocido y aunque se asume que está correlacionado

con el precio de contado (ps), son distintos y ésta diferencia (ps - pƒ) es conocida como la base.

La esperanza y varianza del ingreso (3), son necesarias para conformar la utilidad esperada:

(4)

(5)

Las ecuaciones (4) y (5) son sustituidas en (1):

(6)

Para conocer el tamaño del contrato de futuros (f) que maximice la utilidad esperada (6) debe ser derivada respecto a f e igualada a cero:

(7)

Despejando a f se tiene:

(8)

Es posible definir las variables aleatorias en término de sus desviaciones y sus medias, tal como:

(9)

(10)

the size of the contract (f) as the agreed price (pf), are known by the farmer, so it does not represent a source of risk; but the price in the futures market pf is not known and although it is assumed that is correlated with the cash price ps, are different and this difference ps - pf is known as the base.

The expectation and variance of income (3) are necessary to conform to expected utility:

(4)

(5)

Equations (4) and (5) are substituted in (1):

(6)

To know the size of future contracts (f) that maximizes the expected utility (6) must be derived respect (f) and equal to zero:

(7)

Clearing f obtains:

(8)

You can define the random variables in terms of their deviations and means, such as:

(9)

(10)

(11)

Where: ε i ∼ N(0,σ i2) i= f.s.y. Assuming that ε f, ε s, ε y are jointly distributed normal with mean zero and variances σ f2, σ s2, σy

2 and covariance σfs, σfy, and σsy.

According to Lapan and Moschini (1994) the variance-covariance matrix can be represented as Σ= E[ε ε ´], where the vector ε´= [ε f, ε s, ε y], then Σ can be seen as follows:

(12)

I= ps (q ỹ) + (pƒ - pƒ)ƒ

E(I)= q E (ps ỹ) + ƒ pƒ - ƒ E (pƒ)

Var(I)= q2 Var (ps ỹ) + ƒ2 Var (pƒ) - 2qƒ Cov (ps ỹ, pƒ)

E(U)= E (ps ỹ) + ƒ pƒ - ƒ E (pƒ) - m [q2 Var (ps y) + ƒ2

2Var (pƒ) - 2qƒ Cov (ps y, pƒ)]

pƒ - E (pƒ) - mƒ . Var (pƒ) + qm . Cov (ps . ỹ, pƒ)= 0∂E(U)= ∂ƒ

pƒ - E (pƒ) +

q . Cov (ps . ỹ, pƒ)ƒ= .

m Var (pƒ) Var (pƒ)

pƒ= E (pƒ) + εƒ

ps= E (ps) + εs

E(I)= q E (ps ỹ) + ƒ pƒ - ƒ E (pƒ)

Var(I)= q2 Var (ps ỹ) + ƒ2 Var (pƒ) - 2qƒ Cov (ps ỹ, pƒ)

E(U)= E (ps ỹ) + ƒ pƒ - ƒ E (pƒ) - m [q2 Var (ps y) + ƒ2

2Var (pƒ) - 2qƒ Cov (ps y, pƒ)]

pƒ - E (pƒ) - mƒ . Var (pƒ) + qm . Cov (ps . ỹ, pƒ)= 0∂E(U)= ∂ƒ

pƒ - E (pƒ) +

q . Cov (ps . ỹ, pƒ)ƒ= .

m Var (pƒ) Var (pƒ)

pƒ= E (pƒ) + εƒ

ps= E (ps) + εs

ỹ= E (ỹ) + εy

σ2f σfs σfy

Σ= σsf σ2s σsy

σyf σ2ys σ2

y[ [


(11)

˜ ˜Donde: εi ~ N(0, σ2i ), i= f, s, y. Asumiendo que εf, εs y εy

se distribuyen conjuntamente normal con media cero y varianzas σ 2f , σ2

s σ2y y covarianzas y.

De acuerdo con Lapan y Moschini (1994) la matriz de varianzas y covarianzas puede ser representada como

˜ ˜ Σ= E[ε ε´], donde el vector ε´= [εf, εs, εy], entonces Σ puede ser vista de la siguiente forma:

(12)

Sea el coeficiente de correlación ρij= para i=f,s,y. Entonces:

(13)

Considerando (13), (8) es equivalente a:

(14)

Las esperanzas de pƒ ps y ỹ serán estimadas condicionadas a la información disponible de la misma variable en el periodo pasado (It). De tal manera que:

(15)

(16)

(17)

Donde: l=1,…,5 es el periodo que transcurre desde el momento de la siembra hasta la cosecha. Así, (14) puede ser visto como:

(18)

La ecuación (18) indica el tamaño del contrato de futuros que maximiza la utilidad. El primer término de la derecha corresponde al componente especulativo, que refleja la ganancia o pérdida que se obtiene en el mercado de futuros. El segundo término corresponde a la cobertura. También se observa que si el precio del contrato de futuro fuera insesgado,

The correlation coefficient being ρij= for i=fsy. Then:

(13)

Considering (13), (8) is equivalent to:

(14)

The expectation of pf, ps and ỹ will be estimated conditional on the available information from the same variable in the last period (It). Such that:

(15)

(16)

(17)

Where: l = 1,….., 5 is the period between the time of planting to harvest. Thus (14) can be seen as:

(18)

The equation (18) indicates the size of future contracts that maximizes utility. The first term of the right corresponds to the speculative component that reflects gains or losses that are obtained from future markets. The second term corresponds to hedge. It is also noted that if the futures contract price was unbiased, then the optimal coverage would be determined solely by the component coverage. The same happens if the farmer is complexly risk averse (m → ∞), besides, if the risk in yield was zero, then:

(19)

The optimal coverage would be determined solely by the regression coefficient of the cash price on the future price. Finally in (18) is observed that except for pf, m and q are considered known, the remaining variables are unknown. Therefore, the conditional means (15) - (17) are estimated following the methodology of Box-Jenkins (identification, estimation, monitoring and prognosis), aided by the ARIMA procedure of SAS statistical software.

ỹ= E (ỹ) + εy

σ2f σfs σfy

Σ= σsf σ2s σsy

σyf σ2ys σ2

y[ [

σij σi σj

σ 2f ρfsσf σs ρfyσf σyΣ= ρsf σsσf σ 2s ρsyσsσy ρyf σyσf ρysσyσs σ2

y[ [ f=

pf - E(pf) + q[E (ps)ρfyσfσy + E (ỹ) ρfsσfσs]

mσ 2f σ 2f

Et(pƒ,t+l|lt)= µƒ

Et(ps,t+l|lt)= µs

Et(ỹ,t+l|lt)= µy

f= pf - µƒ +

q[µsρfyσfσy + µyρfsσfσs] mσ 2f σ 2f

σij σi σj

σ 2f ρfsσf σs ρfyσf σyΣ= ρsf σsσf σ 2s ρsyσsσy ρyf σyσf ρysσyσs σ2

y[ [

f=

pf - E(pf) + q[E (ps)ρfyσfσy + E (ỹ) ρfsσfσs]

mσ 2f σ 2f

Et(pƒ,t+l|lt)= µƒ

Et(ps,t+l|lt)= µs

Et(ỹ,t+l|lt)= µy

f= pf - µƒ +

q[µsρfyσfσy + µyρfsσfσs] mσ 2f σ 2f

f =

ρfsσs qµy

σf


entonces la cobertura óptima estaría determinada únicamente por el componente de cobertura. Lo mismo sucede si el productor es totalmente averso al riesgo (m → ∞), además, si el riesgo en el rendimiento fuera cero entonces:

(19)

La cobertura óptima estaría determinada únicamente por el coeficiente de regresión del precio de contado sobre el precio de futuro. Finalmente en (18) se observa que, excepto por pf, m y q que se consideran conocidas, las variables restantes son desconocidas. Por tanto, las medias condicionales (15)-(17) se estiman siguiendo la metodología de Box-Jenkins (identificación, estimación, verificación y pronóstico), auxiliados por el procedimiento ARIMA del programa estadístico SAS.

La cobertura óptima se encuentra bajo (18) donde pf es el precio de futuro que el productor acuerda en el contrato cuando inicia la producción, el precio futuro en ese momento se aprecia en el Cuadro 1.

Las medias condicionales, coeficientes de correlación y desviaciones estándar estimadas son reportadas en el Cuadro 2. El tamaño de un contrato de futuro es de 5 000 bushels, que equivale aproximadamente a 127 toneladas, para producir tal cantidad se considera una superficie (q) de 25 hectáreas.

The optimal coverage is found under (18) where pf is the future price that the producer agrees to the contract when production begins, the future price at the time is shown in Table 1.

The conditional means, correlation coefficients and estimated standard deviations are reported in Table 2. The size of a futures contract is 5 000 bushels, or approximately to 127 tons, to produce that amount is considered a surface (q) of 25 hectares.

Only needed to determine the risk aversion coefficient (m), however, is difficult to know the propor coefficient of risk aversion, because each producer has different degree of risk aversion.

The following results are obtained assuming different levels of aversion; one must understand that when larger the coefficient the greater the degree of aversion will be.

Table 3 shows the amount that maximizes the expected utility of a producer of corn, considering different levels of aversion and different contract prices. It should be noted that the less averse a farmer is, greater is the amount needed to maximize the utility.

f =

ρfsσs qµy

σf

Fecha Centavos de dólar/bushel Dólares/tonelada Tipo de cambio Pesos/tonelada

P1 30-Jul-07 340.00 133.85 9.3667 1 253.7520P2 31-Jul-07 342.25 134.74 9.3667 1 262.0489P3 1-Aug-07 336.00 132.28 9.3428 1 235.8405P4 2-Aug-07 341.25 134.34 9.3462 1 255.6073P5 3-Aug-07 343.00 135.03 9.3881 1 267.7042

Cuadro 1. Precio de futuro para diciembre de 2007.Table 1. Future price for December 2007.

Fuente: ASERCA y base de datos del Banco de México, noviembre de 2007.

Cuadro 2. Resumen de datos estimados.Table 2. Summary of estimated data.

Desviación Correlación Media condicionalσƒ 230.0489 ρsƒ 0.77744 µƒ 1 232.12σs 327.2767 ρsy -0.10701 µs 3 094.51σy 0.8735 ρƒy -0.06702 µy 5 15058


Únicamente falta por determinar el coeficiente de aversión al riesgo (m); sin embargo, es difícil conocer el coeficiente de aversión al riesgo adecuado, pues cada productor tiene diferente grado de aversión.

Los siguientes resultados son obtenidos suponiendo diferente nivel de aversión, se debe entender que cuando más grande sea el coeficiente mayor será el grado de aversión.

El Cuadro 3 muestra la cantidad que maximiza la utilidad esperada de un productor de maíz, considerando diferentes niveles de aversión y diferentes precios de contrato. Se debe observar que cuanto menos averso sea un productor mayor es la cantidad necesaria para maximizar la utilidad.

En el Cuadro 4 se observa el tamaño de la cobertura en proporción de la producción esperada. Para un productor cuya aversión al riesgo es cercana a cero, la cobertura con contratos de futuro debe ser entre 4.5 y 5 veces más que la producción esperada, conforme aumenta el nivel de aversión, la cantidad a cubrir disminuye, hasta llegar a 95% cuando el coeficiente de aversión es mayor o igual a 0.01.

Table 4 shows the size of the coverage ratio of the expected production. For a farmer whose risk aversion is close to zero, coverage of futures contracts should be between 4.5 and 5 times more than the expected production, as the level of aversion increases, the amount to cover decreases, up to 95% when aversion coefficient is greater than or equal to 0.01.

When the aversion is small, the bias in the futures market (pf- μf) is of great relevance that when aversion is higher. Note that when the aversion is of 0.00001 there is greater variation in the amount to hire when the aversion is higher, in which case the contract amount is the same regardless of the variation in the bias of the five prices considered.

The expected income when using coverage and price risk is considered and the output is:

E(I)= q . E (ps . ỹ ) + f . pf - f . E (pf) (20)

Is possible to develop an equation (20), so that (20) is equivalent to:

Cuadro 3. Cobertura óptima a diferentes niveles de aversión.Table 3. Optimal hedge for different levels of aversion.

Coeficiente de aversión al riesgom 0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 20P1 622.5785 172.7147 127.7283 123.2297 122.7798 122.7348 122.7301P2 641.2933 174.5862 127.9155 123.2484 122.7817 122.7350 122.7301P3 589.3078 169.3876 127.3956 123.1964 122.7765 122.7345 122.7301P4 632.9756 173.7544 127.8323 123.2401 122.7808 122.7349 122.7301P5 647.5315 175.2100 127.9778 123.2546 122.7823 122.7351 122.7301

Cuadro 4. Proporción de cobertura respecto a la producción esperada.Table 4. Proportion of coverage regarding the expected production.

Coeficiente de aversión al riesgo 0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 20P1 4.8350 1.3413 0.9920 0.9570 0.9535 0.9532 0.9531P2 4.9804 1.3559 0.9934 0.9572 0.9535 0.9532 0.9531P3 4.5766 1.3155 0.9894 0.9568 0.9535 0.9532 0.9531P4 4.9158 1.3494 0.9928 0.9571 0.9535 0.9532 0.9531P5 5.0288 1.3607 0.9939 0.9572 0.9535 0.9532 0.9531


Cuando la aversión es pequeña el sesgo en el mercado de futuro (pf - µf) es de mayor relevancia que cuando la aversión es mayor. Observe que cuando la aversión es de 0.00001 hay mayor variación en la cantidad a contratar que cuando la aversión es mayor, en tal caso la cantidad a contratar es la misma sin importar la variación en el sesgo de los cinco precios considerados.

El ingreso esperado cuando se utiliza cobertura y se considera riesgo de precio y de producción es:

E(I)= q . E (ps . ỹ ) + f . pf - f . E (pf) (20)

Es posible desarrollar la ecuación (20), de tal manera que (20) es equivalente a:

E(I)= q . E {[E (ps) + εs] [[E (ỹ ) + εy]]} + f . pf - f . E[E (pf) + εf] (21)

Así que:

E(I)= q . [µsµy + ρsy σs σy]+f . pf -µf) (22)

Es evidente que si no se utiliza cobertura, la parte relativa al mercado de futuros en (22) no existe. En el Cuadro 5, se realiza una comparación del ingreso esperado cuando el productor se cubre y cuando sólo espera su ingreso en el mercado de contado. En todos los casos hay una ganancia pequeña pero positiva cuando se utiliza una cobertura óptima. Se debe resaltar que el objetivo de utilizar contratos de futuro, es disminuir el riesgo o estabilizar el ingreso y no precisamente obtener una ganancia. Sin embargo, a todos los precios (pf) considerados el sesgo es positivo razón por la cual en el Cuadro 5 se observan mayores ingresos cuando se utiliza la cobertura.

So:

E(I)= q . [µsµy + ρsy σs σy]+f . pf -µf) (22)

Clearly, if coverage is not used, the part concerning futures market (22) does not exist. In Table 5, there is a comparison of the expected income when the farmer is covered and when only expected his income on the cash market. In all cases there is a small but positive gain when using optimal coverage.

It should be noted that the aim of using futures contracts is to reduce the risk and stabilize income and not just profit. However, all prices (pf) considered positive bias is the reason by which in Table 5 are observed when using higher-income coverage.

Conclusions

Coverage has been calculated that maximizes the expected utility of corn producers in Jalisco, Mexico. The formation of the utility by a mean-variance model suggests that producers with levels of risk aversion close to zero the size of the coverage is more sensitive to variations in the futures market bias (difference between the contracted future price and the observed futures price), such producers the optimal coverage is higher than expected production. When producers reflect higher level of aversion to irrigation (> 0.001) optimum coverage decreases and becomes constant with respect to the expected production, despite variations in the bias of

Cuadro 5. Ingreso esperado con y sin cobertura. Table 5. Expected income with and without coverage.

Contado

0.00001 0.0001 0.001 0.01

Cobertura Ganancia Cobertura Ganancia Cobertura Ganancia Cobertura Ganancia

P1 397 699 401 238 3 539 400 442 2 743 400 362 2 664 400 354 2 656P2 397 699 403 064 5 366 401 541 3 842 401 389 3 690 401 374 3 675

P3 397 699 398 181 483 398 158 459 398 156 457 398 155 457

P4 397 699 401 624 3 925 400 685 2 987 400 592 2 893 400 582 2 884

P5 397 699 404 459 6 760 402 305 4 607 402 090 4 391 402 068 4 370

E(I)= q . E {[E (ps) + εs] [[E (ỹ ) + εy]]} + f . pf - f . E[E (pf) + εf] (21)


Conclusiones

Se ha calculado la cobertura que hace máxima la utilidad esperada de productores de maíz en Jalisco, México. La conformación de la utilidad mediante un modelo de media-varianza sugiere que para productores con niveles de aversión al riesgo cercana a cero el tamaño de la cobertura es más sensible a variaciones en el sesgo del mercado de futuros (diferencia entre el precio futuro contratado y el precio futuro observado), en este tipo de productores la cobertura óptima es mayor a la producción esperada. Cuando los productores reflejan mayor nivel de aversión al riego (> 0.001) la cobertura óptima disminuye y se vuelve contante respecto a la producción esperada, a pesar de las variaciones en el sesgo del precio futuro. En el cálculo de la cobertura óptima se utilizaron distintos precios de contrato, en todos se observa un sesgo positivo, lo cual refleja un ingreso esperado mayor cuando utiliza la cobertura.

Los resultados anteriores sugieren que la motivación a los productores en la utilización de contratos de futuro como una estrategia para a la administración del riesgo les permite disminuir la incertidumbre que se genera en el momento de la siembra, y aunque la ganancias al final del ciclo productivo en el mercado de futuros no son extraordinarias, si se logra estabilizar el ingreso esperado.

Literatura citada

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the future price. In the calculation of the optimal coverage it was used different contract prices, in all a positive bias is observed, reflecting a higher expected income when coverage is used.

The above results suggest that motivation to producers to use futures contracts as a strategy for managing risk, allows them to reduce the uncertainty that is generated at the time of planting, and although the profits at the end of the production cycle in the futures market are not extraordinary, if the expected income can be stabilized.

Anderson, R. and Danthine, J. P. 1983. Hedger diversity in future markets. The Econ. J. 93:370-389.

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Título. Debe aportar una idea clara y precisa del escrito, utilizando 13 palabras como máximo; debe ir en mayúsculas y negritas, centrado en la parte superior.

Autores(as). Incluir un máximo de seis autores, los nombres deberán presentarse completos (nombres y dos apellidos). Justificados inmediatamente debajo del título, sin grados académicos y sin cargos laborales; al final de cada nombre se colocará índices numéricos y se hará referencia a estos, inmediatamente debajo de los autores(as); en donde, llevará el nombre de la institución al que pertenece y domicilio oficial de cada autor(a); incluyendo código postal, número telefónico y correos electrónicos; e indicar el autor(a) para correspondencia.

Resumen y abstract. Presentar una síntesis de 250 palabras como máximo, que contenga lo siguiente: justificación, objetivos, lugar y año en que se realizó la investigación, breve descripción de los materiales y métodos utilizados, resultados, y conclusiones; el texto se escribe en forma consecutiva.

Palabras clave y key words. Se escriben después del resumen y sirven para incluir al artículo científico en índices y sistemas de información. Seleccionar tres o cuatro palabras y no incluir palabras utilizadas en el título. Los nombres científicos de las especies mencionadas en el resumen, deberán colocarse como palabras clave y key words.

Introducción. Su contenido debe estar relacionado con el tema específico y el propósito de la investigación; señala el problema e importancia de la investigación, los antecedentes bibliográficos que fundamenten la hipótesis y los objetivos.

Materiales y métodos. Incluye la descripción del sitio experimental, materiales, equipos, métodos, técnicas y diseños experimentales utilizados en la investigación.

Resultados y discusión. Presentar los resultados obtenidos en la investigación y señalar similitudes o divergencias con aquellos reportados en otras investigaciones publicadas. En la discusión resaltar la relación causa-efecto derivada del análisis.

Conclusiones. Redactar conclusiones derivadas de los resultados relevantes, relacionados con los objetivos e hipótesis del trabajo.

Literatura citada. Incluir preferentemente citas bibliográficas recientes de artículos científicos de revistas reconocidas, no incluir resúmenes de congresos, tesis, informes internos, página web, etc. Todas las citas mencionadas en el texto deberán aparecer en la literatura citada.

Observaciones generales

En el documento original, las figuras y los cuadros deberán utilizar unidades del Sistema Internacional (SI). Además, incluir los archivos de las figuras por separado en el programa original donde fue creado, de tal manera que permita, de ser necesario hacer modificaciones; en caso de incluir fotografías, estas deben ser originales, escaneadas en alta resulución y enviar por separado el archivo electrónico. El título de las figuras, se escribe con mayúsculas y minúsculas, en negritas; en gráfica de barras y pastel usar texturas de relleno claramente contrastantes; para gráficas de líneas, usar símbolos diferentes.

El título de los cuadros, se escribe con mayúsculas y minúsculas, en negritas; los cuadros no deben exceder de una cuartilla, ni cerrarse con líneas verticales; sólo se aceptan tres líneas horizontales, las cabezas de columnas van entre las dos primeras líneas y la tercera sirve para terminar el cuadro; además, deben numerarse en forma progresiva conforme se citan en el texto y contener la información necesaria para que sean fáciles de interpretar. La información contenida en los cuadros no debe duplicarse en las figuras y viceversa, y en ambos casos incluir comparaciones estadísticas.

Las referencias de literatura al inicio o en medio del texto, se utiliza el apellido(s) y el año de publicación entre paréntesis; por ejemplo, Winter (2002) o Lindsay y Cox (2001) si son dos autores(as). Si la cita es al final del texto, colocar entre paréntesis el apellido(s) coma y el año; ejemplo: (Winter, 2002) o (Lindsay y Cox, 2001). Si la publicación que se cita tiene más de dos autores(as), se escribe el primer apellido del autor(a) principal, seguido la abreviatura et al. y el año de la publicación; la forma de presentación en el texto es: Tovar et al. (2002) o al final del texto (Tovar et al., 2002). En el caso de organizaciones, colocar las abreviaturas o iniciales; ejemplo, FAO (2002) o (FAO, 2002).

Formas de citar la literatura

Artículos en publicaciones periódicas. Las citas se deben colocar en orden alfabético, si un autor(a) principal aparece en varios artículos de un mismo año, se diferencia con letras a, b, c, etc. 1) escribir completo el primer apellido con coma y la inicial(es) de los nombres de pila con punto. Para separar dos autores(as) se utiliza la conjunción <y> o su equivalente en el idioma en que está escrita la obra. Cuando son más de dos autores(as), se separan con punto y coma, entre el penúltimo y el último autor(a) se usa la conjunción <y> o su equivalente. Si es una organización, colocar el nombre completo y entre paréntesis su sigla; 2) año de publicación punto; 3) título del artículo punto; 4) país donde se edita punto, nombre de la revista punto y 5) número de revista y volumen entre paréntesis dos puntos, número de la página inicial y final del artículo, separados por un guión (i. e. 8(43):763-775).

Publicaciones seriales y libros. 1) autor(es), igual que para artículos; 2) año de publicación punto; 3) título de la obra punto. 4) si es traducción (indicar número de edición e idioma, nombre del traductor(a) punto; 5) nombre de la editorial punto; 6) número de la edición punto; 7) lugar donde se publicó la obra (ciudad, estado, país) punto; 8) para folleto, serie o colección colocar el nombre y número punto y 9) número total de páginas (i. e. 150 p.) o páginas consultadas (i. e. 30-45 pp.).

Artículos, capítulos o resúmenes en obras colectivas (libros, compendios, memorias, etc). 1) autor(es), igual que para artículos; 2) año de publicación punto; 3) título del artículo, capítulo o memoria punto; 4) expresión latina In: 5) titulo de la obra colectiva punto; 6) editor(es), compilador(es) o coordinador(es) de la obra colectiva [se anotan igual que el autor(es) del artículo] punto, se coloca entre paréntesis la abreviatura (ed. o eds.), (comp. o comps.) o (coord. o coords.), según sea el caso punto; 7) si es traducción (igual que para publicaciones seriadas y libros); 8) número de la edición punto; 9) nombre de la editorial punto; 10) lugar donde se publicó (ciudad, estado, país) punto y 11) páginas que comprende el artículo, ligadas por un guión y colocar pp minúscula (i. e. 15-35 pp.).

Envío de los artículos a:

Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. Campo Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. Tel. 01 595 9212681. Correo electrónico: [email protected]. Costo de suscripción anual $ 750.00 (6 publicaciones). Precio de venta por publicación $ 100.00 (más costo de envío).

INSTRUCTIONS FOR AUTHORS

The Mexican Journal in Agricultural Sciences (REMEXCA), offers to the investigators in agricultural sciences and compatible areas, means to publish the results of the investigations. Writings of theoretical and experimental investigation will be accepted, in the formats of scientific article, notice of investigation, essay and cultivar description. Each document shall be arbitrated and edited by a group of experts designated by the Publishing Committee; accepting only original and unpublished writings in Spanish or English and that are not offered in other journals.

The contributions to publish themselves in the REMEXCA, must be written in double-space (including tables and figures) and using “times new roman” size 11 in all the manuscript, with margins in the four flanks of 2.5 cm. All the pages must be numbered in the right inferior corner and numbering the lines initiating with 1 in each page. The sections: abstract, introduction, materials and methods, results, discussion, conclusions, acknowledgments and mentioned literature, must be in upper case and bold left aligned.

Scientific article. Original and unpublished writing which is based on researching results, in which the interaction of two or more treatments in several experiments, locations through many years to draw valid conclusions have been studied. Articles should not exceed a maximum of 20 pages (including tables and figures) and contain the following sections: 1) title, 2) author(s), 3) working institution of the author(s), 4) address of the author(s) for correspondence and e-mail; 5) abstract; 6) key words; 7) introduction; 8) materials and methods; 9) results and discussion; 10) conclusions and 11) cited literature.

Notice of investigation. Writing that contains transcendental preliminary results that the author wishes to publish before concluding its investigation; its extension of eight pages (including tables and figures); it contains the same sections that a scientific article, but interjections 7 to 9 are written in consecutive text; that is to say, without the title of the section.

Essay. Generated summarized writing of the analysis of important subjects and the present time for the scientific community, where the author expresses its opinion and settles down its conclusions on the treated subject; pages must have a maximum extension of 20 (including tables and figures). It contains sections 1 to 6, 10 and 11 of the scientific article. The development of the content of the essay is

questioned in sections according to the topic, through this discussion conclusions or concluding remarks should be generated.

Cultivar description. Writing made in order to provide the scientific community, the origin and the characteristics of the new variety, clone, hybrid, etc; with a maximum extensions of eight pages (including tables and figures), contains sections 1 to 6 and 11 of the scientific article. The descriptions of cultivars is in consecutive text, with relevant information about the importance of cultivar, origin, genealogy, obtaining method, agronomic and phonotypical characteristics (climatic conditions, soil type, resistance to pests, diseases and yield), quality characteristics (commercial, industrial, nutritional, etc) and availability of seed.

Writing format

Title. It should provide a clear and precise idea of the writing, using 13 words or less, must be in capital bold letters, centered on the top.

Authors. To include six authors or less, full names must be submitted (name, surname and last name). Justified, immediately underneath the title, without academic degrees and labor positions; at the end of each name it must be placed numerical indices and correspondence to these shall appear, immediately below the authors; bearing, the name of the institution to which it belongs and official address of each author; including zip code, telephone number and e-mails; and indicate the author for correspondence.

Abstract and resumen. Submit a summary of 250 words or less, containing the following: justification, objectives, location and year that the research was conducted, a brief description of the materials and methods, results and conclusions, the text must be written in consecutive form.

Key words and palabras clave. It was written after the abstract which serve to include the scientific article in indexes and information systems. Choose three or four words and not include words used in the title. Scientific names of species mentioned in the abstract must be register as key words and palabras clave.

Introduction. Its content must be related to the specific subject and the purpose of the investigation; it indicates the issues and importance of the investigation, the bibliographical antecedents that substantiate the hypothesis and its objectives.

Materials and methods. It includes the description of the experimental site, materials, equipment, methods, techniques and experimental designs used in research.

Results and discussion. To present/display the results obtained in the investigation and indicate similarities or divergences with those reported in other published investigations. In the discussion it must be emphasize the relation cause-effect derived from the analysis.

Conclusions. Drawing conclusions from the relevant results relating to the objectives and working hypotheses.

Cited literature. Preferably include recent citations of scientific papers in recognized journals, do not include conference proceedings, theses, internal reports, website, etc. All citations mentioned in the text should appear in the literature cited.

General observations

In the original document, the figures and the pictures must use the units of the International System (SI). Also, include the files of the figures separately in the original program which was created or made in such a way that allows, if necessary to make changes, in case of including photographs, these should be originals, scanner in resolution high and send the electronic file separately. The title of the figures is capitalized and lower case, bold; in bar and pie graphs, filling using clearly contrasting textures; for line graphs use different symbols.

The title of the tables, must be capitalized and lower case, bold; tables should not exceed one page, or closed with vertical lines; only three horizontal lines are accepted, the head of columns are between the first two lines and the third serves to complete the table; moreover, must be numbered progressively according to the cited text and contain the information needed to be easy to understand. The information contained in tables may not be duplicated in the figures and vice versa, and in both cases include statistical comparisons.

Literature references at the beginning or middle of the text use the surname(s) and year of publication in brackets, for example, Winter (2002) or Lindsay and Cox (2001) if there are two authors(as). If the reference is at the end of the text, put in brackets the name(s) coma and the year, eg (Winter, 2002) or (Lindsay and Cox, 2001). If the cited publication has more than two authors, write the surname of the leading author, followed by “et al.” and year of publication.

Literature citation

Articles in journals. Citations should be placed in alphabetical order, if a leading author appears in several articles of the same year, it differs with letters a, b, c, etc.1) Write the surname complete with a comma and initial(s) of the names with a dot. To separate two authors the “and” conjunction is used or its equivalent in the language the work it is written on. When more than two authors, are separated by a dot and coma, between the penultimate and the last author a “and” conjunction it is used or it’s equivalent. If it is an organization, put the full name and the acronym in brackets; 2) Year of publication dot; 3) title of the article dot; 4) country where it was edited dot, journal name dot and 5) journal number and volume number in parentheses two dots, number of the first and last page of the article, separated by a hyphen (ie 8 (43):763-775).

Serial publications and books. 1) author(s), just as for articles; 2) year of publication dot; 3) title of the work dot. 4) if it is translation ( indicate number of edition and language of which it was translated and the name of the translator dot; 5) publisher name dot; 6) number of edition dot; 7) place where the work was published (city, state, country) dot; 8) for pamphlet, series or collection to place the name and number dot and 9) total number of pages (i. e. 150 p.) or various pages (i. e. 30-45 pp.).

Articles, chapters or abstracts in collective works (books, abstracts, reports, etc). 1) author(s), just as for articles; 2) year of publication dot; 3) title of the article, chapter or memory dot; 4) Latin expression In two dots; 5) title of the collective work dot; 6) publisher(s), compiler(s) or coordinating(s) of the collective work [written just like the author(s) of the article] dot, at the end of this, the abbreviation is placed between parenthesis (ed. or eds.), (comp. or comps.) or (cord. or cords.), according to is the case dot; 7) if it is a translation (just as for serial publications and books); 8) number of the edition dot; 9) publisher name dot; 10) place where it was published (city, state, country) and 11) pages that includes the article, placed by a hyphen and lowercase pp (i. e. 15-35 pp.).

Submitting articles to:

Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. Campo Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchán, Texcoco, Estado de México. C. P. 56250. Tel. 01 595 9212681. E-mail: [email protected]. Cost of annual subscription $ 60.00 dollars (6 issues). Price per issue $ 9.00 dollars (plus shipping).

FE DE ERRATAS

En la Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol. 3 (3) mayo- junio 2012, 595-600 pp.

Dice: Héctor Eduardo Villaseñor Mir1, René Hortelano Santa Rosa1§, Eliel Martínez Cruz1, Luis Antonio Mariscal Amaro2, Santos Gerardo Leyva Mir3 y Julio Huerta Espino1

Debe de decir: Héctor Eduardo Villaseñor Mir1, René Hortelano Santa Rosa1§, María Florencia Rodríguez García1,

Eliel Martínez Cruz1, Luis Antonio Mariscal Amaro2, Santos Gerardo Leyva Mir3 y Julio Huerta Espino1

En la Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol. 3 (5) septiembre-octubre 2012, 943-957 pp.

Dice: Venancio Cuevas Reyes1§, Julio Baca del Moral1, Fernando Cervantes Escoto1 y José Aguilar Ávila1

Debe de decir: Venancio Cuevas Reyes1§, Julio Baca del Moral1, Fernando Cervantes Escoto1 y Jorge Aguilar Ávila1

Mandato:

A través de la generación de conocimientos científicos y de innovación tecnológica agropecuaria y forestal como respuesta a las demandas y necesidades de las cadenas agroindustriales y de los diferentes tipo de productores, contribuir al desarrollo rural sustentable mejorando la competitividad y manteniendo la base de recursos naturales, mediante un trabajo participativo y corresponsable con otras instituciones y organizaciones públicas y privadas asociadas al campo mexicano.

Misión:

Generar conocimientos científicos e innovaciones tecnológicas y promover su trasferencia, considerando un enfoque que integre desde el productor primario hasta el consumidor final, para contribuir al desarrollo productivo, competitivo y sustentable del sector forestal, agrícola y pecuario en beneficio de la sociedad.

Visión:

El instituto se visualiza a mediano plazo como una institución de excelencia científica y tecnológica, dotada de personal altamente capacitado y motivado; con infraestructura, herramientas de vanguardia y administración moderna y autónoma; con liderazgo y reconocimiento nacional e internacional por su alta capacidad de respuesta a las demandas de conocimientos, innovaciones tecnológicas, servicios y formación de recursos humanos en beneficio del sector forestal, agrícola y pecuario, así como de la sociedad en general.

Retos:

Aportar tecnologías al campo para:

● Mejorar la productividad y rentabilidad

● Dar valor agregado a la producción

● Contribuir al desarrollo sostenible

Atiende a todo el país a través de:

8 Centros de Investigación Regional (CIR’S)

5 Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria (CENID’S)

38 Campos Experimentales (CE)

Dirección física:

Progreso 5, Barrio de Santa Catarina, Delegación Coyoacán, Distrito Federal, México. C. P. 04010

Para más información visite: http://www.inifap.gob.mx/otros-sitios/revistas-cientificas.htm.

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PRODUCCIÓN Dora M. Sangerman-Jarquín

DISEÑO Y COMPOSICIÓN María Otilia Lozada González

yAgustín Navarro Bravo

ASISTENTE EDITORIALMaría Doralice Pineda Gutiérrez

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