Determinación del rendimiento de un híbrido de maíz antiguo y dos modernos en condiciones de agua contrastante en el suelo

Abstract

La baja disponibilidad de agua es una de las principales limitantes a la producción del cultivo de maíz (Zea Mays L.) en secano en el mundo. Se conoce que el rendimiento de maíz se incrementó en las últimas décadas así como la tolerancia ante diversos estreses. A su vez, es sabido que híbridos actuales difieren en su capacidad de rendir ante reducciones en la disponibilidad de recursos (i.e. adaptabilidad). Sin embargo, se conoce poco acerca de los mecanismos ecofisiológicos involucrados en el mayor rendimiento de híbridos modernos de distinta adaptabilidad y en comparación con un híbrido antiguo ante reducciones en la disponibilidad de agua del suelo. Tres híbridos de maíz: DK2F10 (antiguo), DK682RR y DK690MG (modernos) fueron sembrados en cinco experimentos que incluyeron un amplio rango de disponibilidad de agua durante el ciclo de crecimiento. Se midió el contenido de agua del suelo semanalmente a través de las distintas capas del perfil del suelo, el rendimiento y sus componentes como número y peso de los granos; así como se realizaron muestreos de biomasa durante el ciclo y diversas determinaciones ecofisiológicas (i.e. índice de área foliar, intercepción de la radiación). Resultados de este trabajo destacaron la mayor capacidad de rendir de los híbridos modernos respecto del antiguo en condiciones de agua limitante; y sugirieron que genotipos actuales difieren en su tolerancia ante disminuciones en la disponibilidad de agua. Se demostró que el mayor rendimiento de híbridos modernos respecto del antiguo se asoció con un aumento en la eficiencia del uso del agua para producir grano (EUAg), mientras que la evapotranspiración (ET) estacional no fue modificada. La mayor EUAg fue mediada por un incremento de la partición a estructuras reproductivas (índice de cosecha, IC). El mayor IC en los híbridos modernos respecto del antiguo se atribuyó en gran medida a una mayor fijación de granos por unidad de ET y a una mayor ET diaria durante el período crítico. Esto habría sido favorecido por una mayor extracción de agua en la profundidad del suelo en conjunto con una mayor conductancia estomática durante el período crítico de determinación del número de granos (NG); que habrían resultado en una mayor tasa de crecimiento por planta en el período crítico y en consecuencia en un mayor NG. En conjunto con las reducciones en el NG debido a la menor disponibilidad de agua, el peso de los granos (PG) también disminuyó; los híbridos modernos presentaron mecanismos que evitaron grandes disminuciones del PG ante reducciones en la disponibilidad de recursos por planta, como un incremento en la removilización de carbohidratos solubles del tallo y el mantenimiento de altas tasas de fotosíntesis, ante bajas disponibilidades de agua en el suelo durante el período reproductivo.

Low soil water availability is an important restriction to maize production (Zea Mays L.) around the word. It is known that maize grain yield increased in the last decades in combination with a greater tolerance to several stress. Moreover, modern maize hybrids differ in their performance to produce grain at low resource availability. However, there is lack of information about eco-physiological mechanisms underlying the greater maize grain yield of modern- relative to older-hybrids, under contrasting water supply. Three commercial maize hybrids: DK2F10 (old); DK682RR and DK690MG (modern), were sown in five experiments exploring wide ranges of soil water availability during the crop growing season. Soil water content in the soil profile was measured weekly. Grain yield, its numerical components and shoot biomass were determined at physiological maturity. Shoot biomass was also determined at two moments during the growing cycle around the critical period for kernel set. Other ecophysiological measurements were also executed within the maize growing season (photosynthetically active solar radiation interception, leaf area, leaf carbon exchange rate). Results of this work underlined the greater capacity to produce yield in modern hybrids under low soil water conditions. Greater yield in modern hybrids was related to greater water use efficiency to produce grain (WUEg), while seasonal evapotranspiration (ET) was similar between hybrids. At the same time, greater WUEg in modern hybrids was related to a greater harvest index (HI), and the latter plan trait was mainly related with increments in kernel number (KN) per unit of ET and with a greater daily ET during the critical period for kernel set. The larger daily ET was associated mainly with a greater water extraction capacity at deeper soil layers, and probably with a delayed in the stomata closure in modern than in older hybrids. This could result in a greater plant growth rate during critical period and then, in a larger KN. Kernel weight was also reduced along with kernel number reductions due to low water availability. Modern hybrids presented mechanisms that promoted low reductions in kernel weight under low soil water availability. In addition, during the grain filling period, daily crop ET was similar among hybrids in spite of the lower soil available water in the modern materials relative to the old maize hybrids.