Title

Variabilidad en rendimiento de forraje y resistencia a sequía en alfalfa.

Author

MILTON JAVIER LUNA GUERRERO

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Open Access

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Tesis (Doctorado en Ciencias, especialista en Ganadería).- Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, 2020.

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT).

El déficit hídrico del suelo disminuye el rendimiento y calidad del forraje en el cultivo de alfalfa (Medicago sativa L.). El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto de las deficiencias de humedad edáfica en el rendimiento de materia seca y sus componentes morfológicos, relaciones hídricas e intercambio gaseoso de la planta, evapotranspiración (ET), transpiración (T), evaporación directa del suelo (ES), eficiencia transpiratoria (ET), y características de crecimiento del sistema radical, en diez variedades de alfalfa en riego (R) y sequía (S). El experimento se estableció bajo un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones en R y cuatro en S. La unidad experimental fue una planta individual trasplantada en un tubo de PVC de 4” de diámetro y 1 m de alto, 20 días después de la siembra en charolas de plástico. Las plantas se fertilizaron con la dosis 60-140-00 a los 44, 240 y 420 días después del trasplante (ddt). En R el contenido de humedad del suelo se mantuvo cercano a capacidad de campo entre 20 y 406 ddt (R1) y entre 406 y 798 ddt (R2). En S la aplicación de agua se suspendió entre 345 y 406 ddt (61 días, S1) y entre 628 y 686 ddt (68 días, S2). El riego de recuperación (RR) se aplicó en el último día de S [S1=RR1 (406 ddt) y S2=RR2 (686 ddt)]. El rendimiento de materia seca total (RMST), rendimiento de materia seca en hojas (RMSH), relación hoja:tallo (H:T), altura de planta (AP), número de tallos (NT) y eficiencia en el uso de la radiación (EUA) en S1 y S2, y después del RR1 y RR2, mostraron valores inferiores a los registrados en riego (R1 y R2) hasta la finalización del experimento. No obstante, en S1 y S2, la relación H:T fue mayor que en riego (R1 y R2) durante el tratamiento de S y menor que en R (R1 y R2) después del RR1 y RR2. La AP en S1 y S2 mostró valores más bajos que en R1 y R2, pero después de la aplicación de RR1 y RR2, la AP se recuperó igualando a la AP observada en R1 y R2. El análisis de los componentes de varianza mostró que la varianza fenotípica para el RMST, RMSH, H:T, AP, NT y EUR en riego (R1 y R2) fue mayor que en sequía (S1 y S2). Asimismo, la varianza genética aditiva fue mayor que la varianza genética de dominancia para todos los caracteres medidos en las plantas en riego y sequía. La heredabilidad en sentido estricto fue de baja para el RMSH a moderada para el RMST, H:T, AP, NT y EUR en R y S. El déficit hídrico del suelo redujo el potencial hídrico foliar (ψ) y los potenciales osmótico (π) y de turgencia (P), la tasa asimilación (A), transpiración (E) y conductancia estomática (g), alcanzando sus valores más bajos al final de los tratamientos S1 (ψ = -3.1, π = -3.5 y P = 0.4 MPa; A = 4.4 µmol CO2 m-2 s-1, E = 0.022 mol H2O m-2 s-1 y g = 0.7 mmol H2O m-2 s-1) y S2 (ψ = -3.5, π = -3.7 y P = 0.2 MPa; A = 4.0 µmol CO2 m-2 s-1, E = 0.019 mol H2O m-2 s-1 y g = 0.7 mmol H2O m-2 s-1). Las plantas bajo sequía desarrollaron una alta capacidad de ajuste osmótico y alta eficiencia en el uso del agua (W), mostrando valores finales de 1.70 MPa y 0.0058 mmol CO2 mmol-1 H2O-1 en S1, y 1.96 MPa y 0.0061 mmol CO2 mmol-1 H2O-1 en S2. La ET, T y ES en los tubos de PVC en R (R1 y R2) presentaron valores más altos que los observados en S (S1 y S2). La ET tuvo valores mayores en S (S1 y S2) que en R (R1 y R2) hasta la aplicación del RR1 y RR2. El déficit hídrico del suelo promovió mayor crecimiento de las raíces en todos los estratos del suelo y esto se reflejó en un mayor peso seco total de raíces, y una mayor proporción de raíces/parte aérea que en R. El peso seco de corona y de la parte aérea, así como el índice de cosecha fueron más altos en R que en S al finalizar el experimento. Se determinó que las variedades Genex, Atlixco, Júpiter y Milenia mostraron el mejor comportamiento en todos los caracteres medidos tanto en R como en S, por lo que estas variedades podrían recomendarse, para su uso comercial en las praderas de los agricultores y/o en los programas de mejoramiento genético del rendimiento de la alfalfa. _______________ VARIABILITY IN FORAGE YIELD AND DROUGHT RESISTANCE IN ALFALFA. ABSTRACT: The water deficit in the soil decreases the yield and quality of forage in the cultivation of alfalfa (Medicago sativa L.). The objective of this study was to determine the effect of soil moisture deficiencies on the yield of dry matter and its morphological components, water relations and gaseous exchange of the plant, evapotranspiration (ET), transpiration (T), direct evaporation from the soil (ES), transpiration efficiency (TE), and growth characteristics of the root system, in ten varieties of alfalfa in irrigation (I) and drought (D). The experiment was established under a randomized complete block design with four replicates in I and four replicates in D. The experimental unit was a single plant transplanted into PVC tubes, 4" diameter and 1 m height, 20 days after planting seeds in plastic trays. The plants were fertilized with a rate of 60-140-00 at 44, 240, and 420 days after transplantation (ddt). In I the soil moisture content was maintained at near its field capacity between 20 and 406 ddt (I1) and between 406 and 798 ddt (I2). In D the water application was suspended between 345 and 406 ddt (61 days, D1) and between 628 and 686 ddt (68 days, D2). Recovery irrigation (RI) was applied on the last day of D [D1=RI1 (406 ddt) and D2=RI2 (686 ddt)]. Total dry matter yield (TDMY), leaf dry matter yield (LDMY), leaf:stem ratio (L:S), plant height (PH), number of stems (NS) and radiation use efficiency (RUE) in D (D1 and D2), and after RI1 and RI2, showed lower values than those recorded in I (I1 and I2) until the end of the experiment. However, in D1 and D2, the H:T ratio was higher than at I (I1 and I2) during the treatment of D and lower than in I (I1 and I2) after RI1 and RI2. The PH in D1 and D2 showed lower values than in I1 and I2, but after the application of RI1 and RI2, the PH recovered equaling the PH observed in I1 and I2. The analysis of variance components showed that the phenotypic variance for TDMY, LDMY, H:T ratio, PH, NS and EUR in I (I1 and I2) was higher than in D (D1 and D2). Also, the additive genetic variance was higher than the dominance genetic variance for all the characters measured in the irrigated and dry plants. Heritability in the strict sense was low for LDMY to moderate for TDMY, H:T ratio, PH, NS and EUR in I and D. Soil water deficit reduced leaf water potential (ψ) and osmotic (π) and turgidity (P) potentials, assimilation rate (A), transpiration rate (E) and stomatal conductance (g), reaching their lowest values at the end of the D treatments; D1 (ψ = -3. 1, π = -3.5 and P = 0.4 MPa; A = 4.4 µmol CO2 m-2 s-1, E = 0.022 mol H2O m-2 s-1 and g = 0.7 mmol H2O m-2 s-1) and D2 (ψ = -3. 5, π = -3.7 and P = 0.2 MPa; A = 4.0 µmol CO2 m-2 s-1, E = 0.019 mol H2O m-2 s-1 and g = 0.7 mmol H2O m-2 s-1). Plants under drought developed a high osmotic adjustment capacity and high water use efficiency (W), showing final values of 1.70 MPa and 0.0058 mmol CO2 mmol-1 H2O-1 in D1, and 1.96 MPa and 0.0061 mmol CO2 mmol-1 H2O-1 in D2. The ET, T and ES in the PVC pipes in I (I1 and I2) presented higher values than those observed in D (D1 and D2). The TE in D (D1 and D2) had higher values than in I (I1 and I2) until the application of RI1 and RI2. The soil water deficit promoted greater root growth in all the soil layers and this was reflected in a greater total dry weight of roots, and a greater proportion of roots/shoots than in I. The dry weight of crown and shoot parts, as well as the harvest index were higher in I than in D at the end of the experiment. It was determined that the Genex, Atlixco, Jupiter, and Milenia varieties showed the best performance in all characteristics measured in both I and D, so these varieties could be recommended for commercial use in farmer’s fields and/or in alfalfa yield improvement programs.

Publish date

November, 2020

Publication type

Doctoral thesis

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Format

application/pdf

Language

Spanish

Audience

General public

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