Respuestas morfológicas y fisiológicas en dos híbridos de Zea mays y poblaciones de Sorghum halepense inducidas por la competencia frente a la variación de agua edáfica

Abstract

Los objetivos del presente estudio fueron establecer la naturaleza de la modificación de los parámetros de crecimiento aéreo y radical y la dinámica del intercambio gaseoso, determinando el efecto que dicha modificación puede tener en la habilidad competitiva de Zea mays y Sorghum halepense cuando crecen en competencia por agua edáfica. Asimismo, se estableció si la variación del crecimiento y estrategia de uso del agua estuvo relacionada al origen poblacional de Sorghum halepense. Para ello, se llevaron a cabo estudios en condiciones semi-controladas de crecimiento. Se utilizó una población de Sorghum halepense y dos híbridos de Zea mays con diferentes niveles de competencia hídrica. La competencia se estableció a la cuarta semana de emergencia de ambas especies y se prolongó por cuatro semanas más. Se determinó la biomasa aérea, la biomasa radical, el área foliar y la longitud radical de ambas especies cada tres días. Las variables obtenidas fueron: tasa de crecimiento relativa (TCR, g.g-1.día-1), relación área foliar (RAF, dm2 hoja.g-1 pl), tasa de asimilación neta (TAN, g.dm-2.dia-1), área foliar específica (AFE, dm2 hoja.g-1 hoja), relación biomasa foliar (RBF, g hoja.g-1 pl), relación biomasa rizomas (rizMF, g rizoma.g-1 pl), relación longitud radical (RLR, m raíz.g-1 pl), relación biomasa radical (RBR, g raíz.g-1 pl), longitud radical específica (LRE, m raíz.g-1 raíz), la longitud de raíces muy finas (LRmF, 100 μm <Φ< 240 μm) y la densidad en longitud de raíces (DLR, cm raíz.cm-3 suelo). Para los estudios de intercambio gaseoso y habilidad competitiva se determinó el potencial agua del suelo (s, MPa), el potencial agua de la hoja ( f, MPa), el contenido relativo de agua (CRA, %), la tasa fotosintética (A, μmol CO2 .m-2.s-1), la conductancia estomática al vapor de agua (gs) y la tasa transpiratoria (E, mmol H2O.m-2.s-1). Las variables derivadas fueron la eficiencia instantánea en el uso del agua (EUA, μmol CO2/mmol H2O), la producción relativa total (RYT) y el índice de agresividad para biomasa aérea.pl-1 (AGR) y la agresividad en la tasa transpiratoria (AGRTT). Para la determinación de la posible variación competitiva de los orígenes de Sorghum halepense se implementaron estudios del crecimiento aéreo y radical e intercambio gaseoso (TCR, RLR, A, E, gs) de siete poblaciones de Sorghum halepense y de habilidad competitiva (AGR y RYT) de dichas poblaciones en competencia con Zea mays. La TCR en Sorghum halepense fue menos afectada por la competencia que la de Zea mays. La maleza pudo mantener su capacidad de crecimiento durante el proceso competitivo debido al mantenimiento de la TAN durante la competencia. En Sorghum halepense se observó una contribución similar de biomasa desde las hojas y los rizomas hacia las raíces, favoreciendo la formación de raíces muy finas, comportamiento no visualizado en Zea mays. Esta modificación estructural en la maleza condujo al mantenimiento de la TAN. Los estudios de intercambio gaseoso mostraron que Sorghum halepense realizó una absorción continua de agua a lo largo del período de competencia estudiado, alcanzando un menor respecto de Zea mays. Sorghum halepense mantuvo el CRA a lo largo del período de evaluación por encima del 90 %, alcanzado valores cercanos al 70 % sólo en competencia intensa hacia el final del período de evaluación. En Zea mays, el CRA disminuyó a valores de 70 % a los 10 días de competencia. Asimismo, Sorghum halepense mantuvo un activo intercambio gaseoso (A, gs y E), con una mayor agresividad en la tasa transpiratoria que el cultivo. Zea mays mostró una menor habilidad competitiva que Sorghum halepense para los niveles de competencia estudiados. Asimismo, las poblaciones de áreas húmedas de Sorghum halepense presentaron una mayor TCR, intercambio gaseoso y RLR que las provenientes de áreas subhúmedas cuando no hubo restricción hídrica. Con plena restricción hídrica, las poblaciones subhúmedas fueron las que registraron las mayores tasas de crecimiento, intercambio gaseoso y RLR. Esta mayor RLR pudo haber favorecido el mantenimiento de un mayor intercambio gaseoso y una mayor TCR que las poblaciones húmedas en condiciones de competencia por agua edáfica. Zea mays alcanzó una mayor habilidad competitiva en condiciones hídricas no restrictivas, en tanto Sorghum halepense dominó la competencia en las situaciones en donde hubo restricción hídrica. Las poblaciones “subhúmedas” alcanzaron mayor agresividad cuando la competencia fue más intensa. Los resultados obtenidos demuestran que en una situación de competencia por agua edáfica la estrategia conservadora de la humedad de Zea mays resultó ser perjudicial, dada la continua absorción y uso de agua que realizó la maleza. Asimismo, la variabilidad en el crecimiento radical encontrada en ambos tipos poblacionales de Sorghum halepense permitió mantener un activo intercambio gaseoso, contribuyendo a mantener la jerarquía competitiva a diferentes niveles de disponibilidad de agua. La capacidad de mantener una activa tasa de asimilación neta a través de una producción de raíces muy finas, con un activo intercambio gaseoso mantenido a través de diferentes niveles de disponibilidad hídrica edáfica surgen como características que brindan a Sorghum halepense la capacidad de crecer en competencia con Zea mays. Estas características podrían explicar la importante agresividad de Sorghum halepense en los sistemas agrícolas.