Crecimiento, rendimiento y calidad de semillas de tres cv de Cenchrus ciliaris bajo condiciones de salinidad

Abstract

La salinidad es uno de los mayores factores limitantes para la expansión de la frontera agrícola, afecta a más de 30 millones de hectáreas principalmente en las regiones áridas y semiáridas, donde es una de las principales limitaciones edáficas para la producción de plantas forrajeras. Cenchrus ciliaris (Poaceae), es una especie perenne, nativa de África y de la mitad este de Asia de conocida tolerancia a condiciones de sequía y elevadas temperaturas. Sin embargo la información sobre la tolerancia a condiciones de salinidad es escasa por lo que el objetivo general de este trabajo fue aportar conocimientos sobre los efectos de la salinidad en el rendimiento de forraje y semilla de Cenchrus ciliaris y algunos de los mecanismos fisiológicos subyacentes. Para esto se utilizaron tres cv Americana, Biloela y Texas, que se cultivaron en containers de 1000 litros sobre arena lavada durante dos temporadas. Este sistema de cultivo permitió controlar los niveles de salinidad en el sustrato, similar a una hidroponía, pero mantener a las plantas en condiciones de campo en cuanto a temperatura, radiación, humedad, vientos etc. Haciendo así que los resultados sean mucho más próximos y extrapolables a una condición real de cultivo. Los tratamientos consistieron en riegos con soluciones de NaCl de 8, 13 y 18 dS/m, sobre una base de solución nutritiva. El control consistió solamente en la mencionada solución nutritiva (3 dS/m). Para evitar la acumulación de sales en el perfil se diseñó un sistema de drenaje que permitió monitorear diariamente el lixiviado de riego y mantener el sistema estable. Los efectos de los tratamientos se evaluaron sobre variables de crecimiento y de rendimiento reproductivo. También se realizaron mediciones de potencial hídrico, osmótico, contenido relativo de agua (RWC) y acumulación de iones en lámina foliar. Para determinar si la semillas obtenidas de plantas estresadas toleran mejor condiciones de estrés durante la germinación, estas se incubaron en soluciones de NaCl de -0.5, -1, -1.5, -2, -2.5 y -3 MPa. Los resultados mostraron que los tres cv responden de manera similar frente al estrés, disminuyendo el crecimiento vegetativo y el rendimiento conforme aumenta la salinidad. Como respuesta general a los tratamientos salinos el crecimiento disminuyó al igual que lo observado para condiciones de estrés hídrico. De todas las etapas del ciclo ontogénico estudiadas la más susceptible fue la inicial que comprendió plantas que estaban iniciando la etapa reproductiva, siendo el cv Biloela el más susceptible. Luego hacia el final de la temporada de crecimiento las diferencias entre el control y el tratamiento menos salino (8 dS/m) desaparecieron. Esto indica que el cultivo es más sensible a la salinidad en la etapa vegetativa y el inicio de la etapa reproductiva. De las componentes del rendimiento reproductivo sólo el número de espigas por planta y el peso de 100 cariopses se vieron afectados. Con respecto a las variables hídricas los tres cv modificaron tanto el potencial hídrico como el osmótico y mantuvieron su RWC constante. Los iones adicionados con los tratamientos Na+ y Cl- se acumularon en hoja conforme aumentó la conductividad de las soluciones de riego. El análisis de K+ para cada cv mostró que en todos los casos los niveles de este ion fueron significativamente mayores en el control que en los tratamientos. En los tres cv estudiados se observó que semillas provenientes de plantas que crecieron en condiciones de salinidad germinaron en mayor cantidad y más rápido que las provenientes del control. En el cv Texas estas diferencias son especialmente marcadas, así semillas provenientes del tratamiento con mayor nivel de salinidad (18 S/m) germinaron casi un 50 por ciento más que las provenientes del control. El efecto de la salinidad durante el desarrollo de las semillas incrementó los niveles de germinación en los controles (0 Mpa) y en condiciones moderadas de salinidad (-0,5 a -1,5 MPa).

Salinity is a major limiting factor for expanding the agricultural frontier, it affects more than 30 million hectares mainly in arid and semiarid regions, in these regions it is a major soil constraint to production of fodder crops. Cenchrus ciliaris (Poaceae,) is a perennial grass, native to Africa and the eastern half of Asia with known tolerance to drought conditions and high temperatures. However, information on tolerance to salinity is low so that the overall objective of this study was to provide knowledge about the effects of salinity on forage yield and seed of Cenchrus ciliaris and some of the underlying physiological mechanisms. For this, three cv we used, American, Biloela and Texas, which were grown in containers of 1000 liters of washed sand over two seasons. This farming system allowed to control salinity levels in the substrate, similar to hydroponics, but keep the plants under field conditions in terms of temperature, radiation, humidity, wind, etc. This way, making the results much closer and extrapolated to a real condition of farming. Treatments consisted of irrigation with NaCl solutions of 8, 13 and 18 dS/m, on the basis of nutrient solution. The control consisted only in the nutrient solution (3 dS/m). To avoid the accumulation of salts in the profile a drainage system was designed, which allowed monitoring leachate irrigation daily and keeping the system stable. The effects of processing were evaluated on growth and reproductive performance variables. Water and osmotic potential, relative water content (RWC) and accumulation of ions in leaf blade were also measured. To determine whether the seeds from stressed plants are more tolerant of stress conditions during germination, they were incubated in NaCl solutions of -0.5, -1, -1.5, -2, and -3 -2.5 MPa. The results showed that all three cv respond similarly to stress, decreasing vegetative growth and yield with increasing salinity. As a general response to the saline treatments, growth decreased as observed for water stress conditions. In all stages of the ontogeny cycle studied, the most susceptible was the initial one, which involved plants starting the reproductive stage, being the cv Biloela the most susceptible one. Then, towards the end of the growing season, differences between control and less saline treatment (8 dS/m) disappeared. This indicates that the crop is more sensitive to salinity at the vegetative stage and at the beginning of the reproductive stage. Of the components of reproductive output, only the number of spikes per plant and the weight of 100 caryopses were affected. With regard to water variables, the three cv changed both the osmotic and water potential and remained their RWC constant. Ions added with the Na+ and Cl- treatments accumulated with increasing conductivity of water solutions. The analysis of K+ for each cv showed that in all cases this ion levels were significantly higher in control than in treatments. In the three crops studied, it was showed that seeds from plants grown in saline conditions germinated in greater numbers and faster than those from the control. In the Texas cv, these differences are particularly marked, and seeds from the treatment with higher levels of salinity (18 dS/m) germinated almost 50% more than those from the control. The effect of salinity during seed development increased the levels of germination in pure water (0Mpa) and in moderate conditions of salinity (-0.5 to -1.5 MPa).