AIANBA. El Manejo Agronómico de Maíz Colorado Duro afecta la Calidad Comercial del Grano

Selección de los principales trabajos científicos originales expuestos en el último Congreso Nacional de Maíz: Generando Valor para un Futuro Sustentable organizado por AIANBA, socia fundadora de MAIZAR en Noviembre del año pasado.

El Manejo Agronómico de Maíz Colorado Duro afecta la Calidad Comercial del Grano.

Walter Tanaka 1 ; Alfredo G. Cirilo 2 y Ricardo A. Ruiz 1

1 Departamento de Producción Vegetal, FA-UBA. Av San Martín 4453 (C1417DSE), Buenos Aires, Argentina.

2 EEA Pergamino, INTA, ruta 32, km 4,5, c.c. 31, (2700). Pergamino, Bs. As., Argentina.

Resumen

La industria de la molienda seca prefiere los granos de m aíces colorados duros ( Zea mays L.) por la dureza de su endosperma. Esta dureza está relacionada con las condiciones de alta densidad y vitreosidad del endosperma, donde el almidón y las proteinas están fuertemente asociados. Tanto la dureza como el tamaño del grano, son atributos heredables de alto valor comercial que pueden ser modificados por el ambiente. El objetivo de este trabajo fue analizar el efecto de las prácticas agronómicas sobre la calidad comercial del grano de un híbrido colorado duro de alto rendimiento.

Se evaluó el híbrido Condor (Syngenta Seeds S.A.) durante la campaña 2002/03 en INTA Pergamino (Bs. As., Argentina) en tres experimentos. Experimento 1: cuatro densidades de siembra (de 6 a 10.5 plantas m -2 ) y dos espaciamientos entre hileras (0.50 y 0.70 m) con siembra en octubre. Experimento 2: dos niveles de fertilización de N+S (con y sin 150 kg N + 60 kg S ha -1 aplicados en floración) en dos sitios con diferente disponibilidad hídrica (secano con coberturas plásticas en entresurcos e irrigado) durante el llenado de granos, sembrado en octubre con una densidad de 7.5 plantas m -2 en surcos distanciados a 0.70 m. Experimento 3: dos fechas de siembra (mediados de octubre y mediados de diciembre) con una densidad de 7.5 pl m -2 . Se aplicaron técnicas de análisis multivariado para determinar las prácticas de manejo adecuadas para mejorar la expresión de dureza de grano. El peso de grano, tamaño y calibre discriminaron entre fechas de siembra; mientras que la concentración de proteína y el test de flotación discriminaron entre fechas de siembra tempranas. La alta calidad representada por granos colorados duros, manteniendo un alto potencial de rendimiento, resultaron de siembras tempranas, moderadas densidades de plantas, y alta disponibilidad de N y S en post-floración. El aumento en la disponibilidad de asimilados por grano durante el períodos de post-floración, usualmente observado en los ambientes descriptos, puede estar involucrado en esta asociación.

Key words: flint-red maize, kernel hardness, commercial quality, agronomic practices.

Palabras claves: maíz colorado duro, dureza, calidad comercial, manejo cultural.

Introducción

Intensas transformaciones nacionales e internacionales en el comercio de granos y en la industria de alimentos generan mercados exigentes y con creciente demanda de productos de calidad diferenciada por parte de la industria procesadora de maíz. La industria de la molienda seca mide su eficiencia por el rendimiento de fracciones gruesas. Maíces colorados duros presentan atributos de dureza favorables, que junto al tamaño de los granos son los mayores factores que afectan la calidad de la molienda. Nuevos híbridos colorados duros generan rendimientos similares a maíces dentados, sin embargo, su calidad muchas veces es insuficiente con respecto a híbridos colorados duros tradicionales. Existe escasa información referida a la interacción entre genotipo y ambiente durante la formación y el llenado del grano y sus efectos sobre la calidad final. Se desconocen, en muchos casos, las estrategias de manejo del cultivo y las condiciones climáticas del área de producción que permitan expresar, además de su potencial de producción, una calidad definida en función de la demanda. Por lo tanto, resulta imprescindible generar información para el ajuste y validación de protocolos de producción.

La participación de las zeínas, especialmente zeínas azufradas, en la expresión de la dureza del grano (Paiva et al., 1991; Robutti et al., 1994; Robutti et al., 1997) y el hecho de que son el principal destino del nitrógeno en el grano de maíz (Tsai et al., 1980), destacan la importancia de la nutrición nitrogenada y azufrada durante la etapa de llenado del grano como medio para mejorar la dureza. Limitaciones al crecimiento del cultivo durante el llenado de los granos (siembras muy tardías, baja radiación solar incidente, defoliaciones, etc.), reducen la energía disponible para la absorción y reducción de nutrientes desde el suelo. Así, el flujo de nitrógeno hacia los granos se reduce en mayor medida que el de carbohidratos, disminuyendo su concentración (Uhart y Andrade, 1995; Andrade y Ferreiro, 1996). Entonces, mejoras en la disponibilidad de nitrógeno y de azufre durante el llenado de los granos mediante el agregado de fertilizantes en floración favorecería el grado de expresión de la dureza en los materiales colorado duros al promover la acumulación de proteínas ricas en aminoácidos azufrados.

El color del grano está asociado al contenido de carotenoides del endosperma. Los carotenoides son un grupo diverso de pigmentos amarillo-anaranjados que están localizados mayoritariamente en la porción córnea del endosperma y, en consecuencia, una mayor coloración rojizo-anaranjada estaría directamente vinculada con la dureza del grano.

El tamaño del grano es también una característica comercialmente relevante. Factores de estrés que reducen el crecimiento de las plantas durante el llenado de los granos limitan la provisión de asimilados a los mismos y, por ende, su tamaño final (Cirilo y Andrade, 1996). Bajas insolación y temperatura en el llenado (fechas de siembra tardías, altas latitudes, longitud excesiva del ciclo del híbrido) y pérdida de follaje activo (defoliaciones por insectos, vientos intensos, sequías temporarias, enfermedades, granizo, etc.) tendrían ese efecto. También el aumento de la densidad de plantas (Borrás y Otegui, 2001), particularmente en cultivos sembrados en surcos angostos (Cirilo, 2001) reduce la disponibilidad de asimilados para cada grano, afectando el peso final que el mismo puede alcanzar. Por lo tanto, elevada densidad de plantas con empleo de surcos angostos en el cultivo o siembras tardías afectan su calidad física al reducir el tamaño de los granos y su dureza en maíces colorados duros debido a la menor disponibilidad de asimilados por cada grano para su llenado.

El objetivo de este trabajo es contribuir a la comprensión de la determinación de la calidad de la materia prima de cultivos de maíz colorado duro en respuesta a modificaciones en el manejo agronómico.

Materiales y Métodos

Durante la campaña 2002/2003 se condujeron tres experimentos en la E.E.A. Pergamino del INTA (33º56'S, 60º33'O), Argentina. Los suelos fueron Argiudoles Típicos con 2% de materia orgánica en los primeros 25 cm de profundidad. En el Exp.1 se realizó un diseño en parcelas divididas con tres repeticiones. En las parcelas principales se asignaron cuatro densidades de siembra (D 1 : 6, D 2 : 7.5, D 3 : 9 y D 4 : 10.5 plantas m -2 ) y en las subparcelas dos espaciamientos entre hileras (E 1 : 0.50 y E 2 : 0.70 m). La siembra se realizó el 25 de octubre y el cultivo se condujo en secano. El Exp.2 se realizó en dos sitios con dos disponibilidades hídricas durante el llenado de granos (NI: secano con coberturas plásticas en entresurcos e I: irrigado). En cada sitio se utilizó un diseño en bloques completos al azar con tres repeticiones para evaluar el efecto de diferentes disponibilidades de nutrientes (FB: fertilización base con 100 kg N ha -1 ; FF: FB + fertilización en floración con 150 kg N + 60 kg S ha -1 ). La siembra se realizó el 30 de octubre con una densidad de 7.5 plantas m -2 en surcos distanciados a 0.70 m. En el Exp.3 se evaluó dos fechas de siembra (S 1 : 25 de octubre y S 2 : 18 de diciembre) mediante un diseño en bloques completos al azar con cinco repeticiones. La densidad fue de 7.5 pl m -2 en surcos distanciados a 0.70 m. En todos los casos se utilizó el híbrido colorado duro Cóndor (Syngenta Seeds S.A.) en condiciones sanitarias no limitantes y con fertilización base.

Se determinó en madurez fisiológica el rendimiento en grano y sus componentes (NG, número de granos y PG, peso del grano). Sobre alícuotas extraídas de la muestra de granos (contenido de humedad entre 12 y 16%) se realizaron las determinaciones de calidad del grano. Se determinó la proporción de calibres de granos (PCG: grande, retenido en zaranda de 8 mm; PCC: chico, atraviesa zaranda de 6.5 mm). Se analizó densidad de grano y concentración de almidón, proteína y aceite en grano por transmitancia de infrarrojo cercano (Infratec 1227, Tecator, Suecia). Se describió el color de los granos mediante una carta cromática desarrollada por el Laboratorio Tecnológico de Cereales de la EEA INTA, caracterizado por coordenadas cromáticas L, a y b . L se denomina luminosidad, y describe la relación entre la luz reflejada y la absorbida, sin considerar longitudes de onda específicas. La coordenada a denota la rojez o el verdor y la b mide la amarillez o la azulinidad. Se consideró de mayor calidad en cuanto a color al grano con menor valor de L (más oscuro), mayor valor de a (más rojo) y menor valor de b (menos amarillo). Se evaluó el peso hectolítrico (PH), test de flotación (TF, porcentaje de granos flotando en solución de densidad 1,305 g cm -3 ) y relación de molienda (RM, relación en peso de fracciones gruesas y finas post-molienda).

Los efectos de las prácticas de manejo agronómico sobre la calidad de los granos se analizaron con técnicas de análisis multivariado de clasificación (análisis de clusters) y de ordenamiento indirecto (análisis de componentes principales, PCA) (PC-Ord 4.0, MjM Software Design, 1999). La definición de grupos de tratamientos se realizó mediante el coeficiente de Sorensen modificado por Bray y Curtis, como medida de distancia entre tratamientos variables de respuesta. Para el análisis se tomó en cuenta como indicadores de calidad del grano: PG; PCG; PCC; concentración de almidón, proteína y aceite en grano; color del grano (parámetros L, a y b); la densidad de grano; PH; TF; y RM.

Resultados y Discusión

El rendimiento en grano en fechas de siembra tempranas varió entre 1100 y 1300 g m -2 , mientras retrasos en la fecha de siembra redujeron el rendimiento en grano (p<0.05) hasta 900 g m -2 . Entre los parámetros de calidad, las diferentes prácticas de manejo alteraron en mayor medida PCG, PCC, RM y TF; mientras concentración de almidón, parámetro L, densidad de grano y PH resultaron los más estables (Tabla 1).

El análisis de clusters permitió agrupar las diferentes variables de manejo en cuatro grandes grupos en una distancia relativa de 0.007 Sorensen. El grupo I) integrado en su mayoría por siembras tempranas con densidades bajas a moderadas (D 1 y D 2 ) y condiciones de cultivo con alta disponibilidad hídrica y nutricional post-floración (I-FF); II) siembras tempranas con densidades moderadas a altas (D 3 y D 4 ); III) agrupando en su gran mayoría a condiciones de secano y/o baja disponibilidad de nutrientes en post-floración (NI-BF, I-BF y NI-FF); y IV) constituido preferentemente por las fechas de siembra tardías (S 2 ) (Fig. 1). Este agrupamiento discriminó situaciones de manejo agronómico que aseguraron desde mejores (grupo I) a peores (grupo IV) condiciones de crecimiento para las plantas durante el período reproductivo post-floración (Tanaka et al., 2004).

En el análisis de componentes principales el eje PCA 1 capturó el 32% de la varianza total y el eje PCA 2 , 20% de la misma (Tabla 2). El PG, PCG y PCC presentaron los mayores niveles de correlación con el eje PCA 1 , revelando que su variabilidad estuvo asociada con los procesos determinantes del crecimiento del grano. En este sentido ha sido reportada para maíz una estrecha relación entre el peso del grano y la disponibilidad de asimilados en la planta por grano fijado al variar la densidad de plantas (Borrás y Otegui, 2001) y la fecha de siembra (Cirilo y Andrade, 1996). Entonces, el PCA 1 discriminó entre granos generados en fechas de siembras tempranas con baja densidad y los obtenidos en siembras tardías, representando ambientes contrastantes para el crecimiento post-floración de la planta por grano fijado y, en consecuencia, el tamaño y peso de los granos (Figura 2). La RM también se asoció con PCA 1 (Tabla 2) ya que mostró una estrecha relación (r 2 =0.47; n=14; p<0.01) con el peso del grano, obteniéndose granos de mejor calidad para este carácter (i.e., mayor RM) donde se lograron granos grandes. La concentración de aceite en el grano también mostró el mismo tipo de asociación con PCA 1 , aunque no se relacionó con la disponibilidad de asimilados por grano, en coincidencia con trabajos anteriores (Borrás et al., 2002)

Tabla 1: Valores promedios, máximos (Máx.), mínimos (Mín.) y Coeficiente de variación (CV) de indicadores de calidad del grano: concentración de almidón, proteína y aceite en grano; peso de grano (PG); proporción de granos grandes (PCG); proporción de granos chicos (PCC); color (parámetros L y a); densidad de grano; peso hectolítrico (PH); relación de molienda (RM); y test de flotación (TF).

 

Fig. 1: Dendrograma del análisis de clusters sobre calidad de granos para variaciones en el manejo del cultivo, mostrando los agrupamientos (GI, GII, GIII y GIV): n D 1 E 1 ; o D1E2; q D 2 E 1 ; s D 2 E 2 ; p D 3 E 1 ; r D 3 E 2 ; ˜ D 4 E 1 ; � D 4 E 2 ; Ú NI-FB; Ú NI-FF; È I-FB; È I-FF; Í S 1 ; Î S 2 .

El TF y la concentración de proteína presentaron los mayores niveles de correlación con el eje PCA 2 , pero de sentido inverso (Tabla 2). Los granos duros tienen bajo TF y esa dureza intrínseca estaría asociada a una fuerte matriz proteica en el endosperma (Robutti et al., 1994), habiéndose reportado relaciones inversas entre concentración de proteína y TF (Tanaka et al., 2004; Masagué et al., 2004). La concentración de proteína aumenta con la disponibilidad de asimilados por grano durante el llenado en maíz (Borrás et al., 2002), sin embargo los granos con menor TF y mayor concentración de proteína fueron incluidos en el grupo IV correspondiente a granos pequeños de siembras tardías (Fig. 2). En tales condiciones, una reducción proporcionalmente mayor en la acumulación de almidón en el grano respecto de la de proteínas, sintetizadas a partir de N acumulado en otros órganos de la planta en etapas vegetativas y removilizado hacia el grano durante su llenado (Uhart y Andrade, 1995), generaría incrementos en la concentración proteica aumentando las fracciones córneas del endosperma. La asociación positiva de la densidad de grano con PCA 1 (Tabla 2) sugiere este comportamiento. Estos granos, no obstante, resultaron descartables para la industria por su tamaño pequeño y RM desfavorable.

Tabla 2: Valores de los componentes principales (PCA 1 y PCA 2 ) de indicadores de calidad del grano (señalados en la Tabla 1).

Fig. 2: Análisis de componentes principales sobre indicadores de calidad de granos (tres repeticiones) para el Exp. 1, Exp. 2 y el Exp. 3. Circunferencias indican la segregación de grupos. Símbolos según Fig. 1

Conclusiones

Técnicas de análisis multivariado (e.g., PCA) permitieron agrupar el efecto de las prácticas de manejo agronómico sobre la calidad de maíces colorados duros de alto rendimiento. Los resultados sugieren que los granos que mejor conforman los requisitos de alta calidad para un grano colorado duro, manteniendo un elevado potencial de rendimiento, resultaron de siembras tempranas, densidades moderadas y buena disponibilidad de nitrógeno y azufre en post-floración.

Referencias

Andrade, F.H.; and Ferreiro, M.A. 1996. Field Crop Res., 48:155-165

Borrás, L.; and Otegui, M.E. 2001. Crop Sci, 41:1816-1822.

Borrás, L.; Cura, A.; and Otegui, M.E. 2002. Crop Sci., 42:781-790.

Cirilo, A.G.; and Andrade, F.H. 19 96. Crop Sci., 34: 325-331.

Cirilo, A.G. 2001. En: Actas VII Congreso Nacional de Maíz. AIANBA (Ed). Pergamino (BA), Argentina. Noviembre de 2001. Versión CD.

Masagué, A.; Cirilo, A.; y Andrade, F. 2004. En Actas XXV Reunión Argentina de Fisiología Vegetal. Santa Rosa (La Pampa), Argentina. Septiembre 2004 Pp.: 82-83.

Paiva, E.; Kriz, A.L.; Peixoto, M.J.V.V.D.; Wallace, J.C.; and Larkins, B.A. 1991.Cereal Chem., 68: 276-279.

Robutti, L.J.; Borrás, F.; and Colazo, J.C. 1994. RIA, 25: 105-114.

Robutti, J.L.; Borrás, F.; and Eyherabide, G. 1997. Ce real Chem., 74: 75-78.

Tsai, C.Y.; Huber, D.M.; and Warren, H.L. Plant Physiol. 1980 August; 66(2): 330–333

Tanaka, W.; Cirilo, A.; Ruiz, R. 2004. En Actas XXV Reunión Argentina de Fisiología Vegetal. Santa Rosa (La Pampa), Argentina. Septiembre 2004. Pp.: 111-112

Uhart, S.A.; and Andrade, F.H. 1995. Crop Sci., 35: 183-190.

Agradecimientos:

Al Ing. S. Poggio (FA-UBA) por su colaboración en el uso de técnicas de análisis multivariado. Este trabajo fue realizado con el apoyo financiero de Syngenta Agro S.A.