Moya, Elena-Mesa, Vizcaino, León, and Guevara: Comparación de seis variedades de frijol en el rendimiento y sus componentes en Chaltura, Imbabura, Ecuador
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Comparación de seis variedades de frijol en el rendimiento y sus componentes en Chaltura, Imbabura, Ecuador


RESUMEN

El rendimiento del frijol (Phaseolus vulgaris L.) en la zona norte del Ecuador es bajo, debido al uso de variedades poco adaptadas a las condiciones locales y la baja calidad de las semillas. El objetivo de este estudio fue evaluar seis variedades de frijol, colectadas en los Andes del norte de Ecuador y compararlas con la variedad Rosado Bolón utilizada por los agricultores locales. Se determinó el vigor de las plántulas, el color del grano, el color de la flor, la presencia de plagas, el peso de 100 granos, el porcentaje de humedad en granos, número de vainas y granos por planta, número de granos por vaina, número de hojas por planta y altura de las plantas. Se utilizó un diseño de parcelas simples distribuidas al azar, a doble surcos de cinco metros de longitud y 0,50 m entre surcos. Los resultados indicaron que en los caracteres de rendimiento y sus componentes principales se destacaron las variedades Toro Rojo, Rosado Bolón y Paragachi. Los caracteres que más correlacionaron con el rendimiento fueron el número de granos por vaina y el número de vainas por planta. Finalmente se observó una baja presencia del virus del Mosaico común del frijol (Bean common mosaic virus-BCMV), mientras que el insecto que mayor presencia tuvo fue el Trips (Caliothrips phaseoli (Hood)).


INTRODUCCIÓN

El frijol (Phaseolus vulgaris L.) es una leguminosa altamente consumida por la población ecuatoriana, incluido entre los 22 productos del agro más comercializado en el país, fundamentalmente por personas con escasos ingresos. Se caracteriza por ser un alimento muy nutritivo con un alto contenido en aminoácidos, carbohidratos y rico en calorías. Se consume en sopas y combinado con otros alimentos como harinas, arroz y tubérculos, su valor nutritivo es comparado con la carne roja 1.

Existen en el país diversas variedades de esta leguminosa, la misma se caracteriza por tener un alto contenido en proteínas y aminoácidos, de 20 a 46 % en grano seco, además de carbohidratos, minerales y fibras, lo que determina su valor e importancia en la alimentación. Una gran parte de los productores posee fincas pequeñas de hasta 5 ha y utilizan semillas recicladas, lo que explica los bajos rendimientos y la baja rentabilidad de su cultivo 2.

En el 2014, los rendimientos promedios a nivel mundial del frijol se ubicaron en 0.83 t ha-1 mientras que en Estados Unidos, China, Myanmar, Tanzania y Brasil se reportaron niveles de productividad superior al promedio mundial; sin embargo, en países como México y la India resultaron inferiores, según 3. En Ecuador se reportan rendimientos de frijol seco de entre 0,3 hasta 2,2 t ha-1 según el Instituto Nacional de Estadísticas y Censos. Estadísticas Agropecuarias-ESAG, ESPAC en el 2017 4.

Otra característica importante de esta especie es que fija nitrógeno al suelo y se puede utilizar en rotación con otros cultivos más extractores de este nutriente. Se clasifican en varios grupos según su tipo de crecimiento: plantas de crecimiento determinado arbustivo (Tipo I), plantas de crecimiento indeterminado arbustivo (Tipo II) las cuales no terminan en una yema floral pero detienen su crecimiento entre los cuatro y cinco meses de sembrado y no requieren tutores, indeterminado postrado (Tipo III) que es más ramificado que el tipo II pero puede cultivarse sin tutores, solo con el uso de soportes de madera o alambre, y por último el indeterminado trepador (Tipo IV), el cual sí requiere de tutores o soporte 5,6. También se clasifican por el color del grano: negros, blancos, rojos, rosados, bayos, y por su forma: redondos, alargados 7. Además se diferencian por la duración del ciclo vegetativo, clasificándose en ciclo largo, mediano y corto y por su comportamiento frente a plagas 8.

Teniendo en cuenta que en esta región de Los Andes, en el periodo de 3000 a 8000 años a. C. aparecieron las primeras sociedades humanas sedentarias, capaces de producir alimentos que comenzaron a adaptar a una gran variedad de plantas en diferentes zonas, así como la domesticación de especies vegetales y animales que contribuyó a "La Revolución Neolítica" que marcó un punto importante en la historia del hombre, pues la agricultura se convirtió en la base de la economía 9. Otros autores señalan que las domesticaciones múltiples en tiempo y espacio han sido claves determinantes en la estructura de la diversidad genética presente en los cultivos actuales. Entre los ejemplos documentados de domesticaciones múltiples en distintas especies en el continente americano, se encuentra el frijol (Phaseolus sp.) 10.

Es por ello que los objetivos que se trazaron en esta investigación, además de evaluar el comportamiento agronómico, fue la búsqueda de variabilidad genética autóctona que facilite mejorar la adaptación al medio, la resistencia a patógenos y el rendimiento.

MATERIALES Y METODOS

El trabajo se inició con la colecta de 12 variedades locales de frijol (Phaseolus vulgaris L.) realizada en fincas de productores de las provincias de Carchi e Imbabura al norte de Ecuador, durante los meses de agosto y septiembre del año 2013, las cuales mostraban altos rendimientos y poca presencia de plagas, en condiciones de cultivo de bajos insumos. De ellas fueron seleccionadas las seis variedades de mejor comportamiento en los parámetros antes citados, para ser evaluadas en las condiciones de la Parroquia Chaltura, provincia de Imbabura, utilizándose la variedad Rosado Bolón como testigo por ser la más utilizada por los productores de la zona.

Participaron en la investigación los estudiantes de séptimo semestre de la asignatura Genética de la carrera de Ingeniería Agropecuaria de la Facultad de Ciencias Agropecuarias y Ambientales (FICAYA) de la Universidad Técnica del Norte (UTN) como parte del proyecto de investigación “Creación de un banco de germoplasma en la Estación Experimental La Pradera, Ibarra, Ecuador. La siembra de las seis variedades seleccionadas se realizó el 25 de abril del año 2014, en la Granja “La pradera” de la UTN, parroquia Chaltura del municipio Antonio Ante, provincia de Imbabura. La zona de estudio presenta un clima ecuatorial mesotérmico seco con una temperatura media anual que oscila entre los 12 y 18 °C. El suelo es clasificado como: orden Inceptisol, se caracteriza por un alto contenido de materia orgánica, superior al 1,5 %, de textura franca arenosa y pH 7.0. El área tiene 5% de pendiente y una altitud de 1920 m s.n.m., con una pluviosidad media anual de 750 mm 11,12.

Se utilizó un diseño de parcelas simples, a doble surcos de 5 m de longitud y 0,50 m entre surcos para un área de 12 m2 y una densidad de siembra de 100 plantas por parcela. Se evaluó el porcentaje de emergencia de las plantas a los diez días de la siembra y se midió el peso de 100 granos en gramos, el porcentaje de humedad, el número de vainas y granos por planta, el número de granos por vaina y el número de hojas por planta, a los 120 días de la siembra y la altura de las plantas a los 30 días. Las atenciones culturales se realizaron según las instrucciones técnicas vigentes 13 excepto el control fitosanitario que solo se realizó durante los 30 días posteriores a la emergencia de la planta.

La cosecha se realizó el 29 de agosto del año 2014. Una vez realizada la cosecha manual, se procedió al pesaje de 100 granos y a la determinación del porcentaje de humedad en el Laboratorio de Análisis Físico, Químico y Microbiológico de la FICAYA, en la UTN en el 2014, para proceder al almacenamiento sin riesgo de afectación del porcentaje de germinación, prueba que se realizó posteriormente.

Para el análisis estadístico se sometieron los datos de cada variable a análisis de varianza (ADEVA) y dependiendo de la significación a la prueba de Rangos Múltiples de Duncan al 5 y al 1 %, se utilizó el paquete estadístico SPSS 20.0 8.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La emergencia de las plantas observadas fue superior al 85 % en todas las variedades. De acuerdo a la evaluación visual del vigor de las plantas, realizada a los 20 días de la siembra (Tabla 1), la variedad TOA fue la que presentó mejor comportamiento, sobresaliendo sobre el resto de las variedades evaluadas, sin embargo en el peso de 100 semillas sobresalió el testigo Rosado Bolón con 61,34 g, el porcentaje de humedad varió entre 9 y 12 %; en cuanto al color del grano hubo semejanza entre Toro Rojo y Rosado Bolón, con colores que variaron entre Rojo Moteado y Morado Moteado; Paragachi y TOA presentaron granos Rojo Jaspeado, mientras que los de Capulí, resultaron Rojo Pardo y los de Afro Andino de color Negro, lo que se corresponde con el Catálogo de Variedades del INIAP (2010) 13. Con relación al color de la flor, no se observaron diferencias notables, predominando el color rosado.

En el comportamiento frente a las enfermedades se destacaron las variedades Capulí, Rosado Bolón y Paragachi, en las cuales sólo se observó baja presencia del virus del Mosaico común (Bean common mosaic virus-BCMV) coincidiendo con los resultados descritos en el Catálogo de variedades de frijol del INIAP 13.

Los resultados del ADEVA y la prueba de rangos Múltiples de Duncan evidenciaron que la variedad Toro Rojo resultó superior por sus rendimientos por área, a los obtenidos por el testigo Rosado Bolón y la variedad Paragachi, las cuales no mostraron diferencias significativas entre ellas (Tabla 2). Estos resultados superaron a los obtenidos en pruebas similares en el valle de Boyacá, Colombia, 14.

Con relación al número de vainas por planta se observó en la Tabla II diferencias significativas, entre las variedades evaluadas, resultó superior la variedad Toro Rojo, superando al testigo Rosado Bolón y a la variedad Paragachi, resultados que coinciden con otros estudios realizados 15.

En relación al comportamiento de las variedades en el componente número de granos por vaina, los resultados mostraron diferencias significativas entre ellas, según se observa en la prueba de Rangos múltiples de Duncan (Tabla 2), la variedad Toro Rojo fue la que alcanzó valores superiores, lo que se explica por ser una variedad adaptada a condiciones de cultivo de bajos insumos. En otros trabajos reportados por el CIAT, se han observado comportamientos similares en variedades de orígenes Mesoamericano y Andino 15 y en relación a la variable número de granos por planta se observa en la propia (Tabla 2) la variedad Toro Rojo resultó la más destacada, superando ampliamente al resto de las variedades evaluadas.

Para determinar la relación entre el área foliar y el rendimiento se contabilizó el número de hojas por planta y se evaluó el comportamiento entre variedades y la correlación de este carácter con el rendimiento total. Los resultados permitieron observar diferencias altamente significativas entre las variedades (Tabla 3), sobresaliendo la Toro Rojo y TOA, en el caso de la variedad Toro Rojo se observó correspondencia con los resultados obtenidos en el carácter rendimiento por planta, lo que coincide con los resultados de Ríos, Viteri y Delgado (2014) en estudios realizados en Colombia 8.

Una de las primeras características que se evalúo en el experimento fue la altura de las plantas a los 30 días de la siembra, con el objetivo de estudiar la posibilidad de utilizarla como criterio de selección en etapas tempranas del desarrollo de las mismas, las variedades más destacadas fueron TOA y Toro Rojo, las cuales no mostraron diferencias estadísticas con la Capulí y Paragachi, pero sí con la Afro Andino y el testigo Rosado Bolón, lo que permite recomendar el uso de este carácter como un indicador temprano de selección, pero solo para variedades arbustivas (Tabla 3).

Los resultados del análisis de correlaciones entre los seis caracteres evaluados indicaron la existencia de asociaciones altamente significativas entre los caracteres: número de granos/planta y número de vainas/planta con el rendimiento/planta, lo que coincide con lo reportado por otros investigadores en variedades de Cowpea evaluadas en Colombia 16. Además se observó correlación positiva y significativa entre los caracteres número de granos/vaina y rendimiento/planta, otras correlaciones importantes fueron las encontradas entre los caracteres número de vainas/planta y número de granos/vaina con el carácter número de granos/ planta.

El número y tamaño del grano son componentes del rendimiento, pues son características relativamente estables y muy poco afectadas por el ambiente, resultados similares fueron obtenidos en estudios de interacción genotipo-ambiente realizados en Cawpea 16. Asimismo debe tenerse en cuenta el resultado de correlaciones negativas entre los caracteres Altura de la planta y Peso/planta (Tabla 4).

Los insectos que mayor presencia tuvieron en la plantación fueron en orden de importancia: el Trips (Caliothrips phaseoli Hood, Lorito verde (Empoasca kraemeri Ross) y el Gusano picador (Agrotis sp y Spodoptera sp. Smith) aunque en ninguno de los casos los daños causados afectaron los rendimientos a escala considerable como puede verse en la Figura 1, lo que se corrobora con el Manual agrícola de frijol 13.

CONCLUSIONES

  • Las variedades que presentaron mejor comportamiento frente al Virus del Mosaico común fueron Capulí, Bolón rosado y Paragachi. Se observó presencia de Trips pero sin afectaciones que permitieran comparar el comportamiento varietal.

  • La variedad Toro Rojo sobresalió en el estudio por sus resultados en rendimiento y número de vainas/planta, además, en número de granos/planta y número de granos/vaina.

  • En cuanto a las asociaciones más significativas, se observaron entre los caracteres: número de granos/planta, número de vainas/planta y número de granos/vaina con el rendimiento.

  • De acuerdo a la evaluación visual del vigor de las plantas, la variedad TOA fue la que presentó mejor comportamiento, sobresaliendo sobre el resto de las variedades evaluadas y en peso de 100 semillas, sobresalió el testigo Rosado Bolón.

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Los autores de este trabajo declaran no presentar conflicto de intereses.

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Comparison of six varieties of beans in yield and their components, in Chaltura, Imbabura, Ecuador


ABSTRACT

In the northern Ecuador, the beans (Phaseolus vulgaris L.) productivity is low due to varieties little adapted to local conditions. The objective of this study was to evaluate six pure bean varieties collected in the Ecuador’s Andes mountains and compare to the Rosado bolón variety, which is highly used by local farmers. Was evaluated the plant vigor, grain colour, flower colour, presence of pests, 100-grain weight, seed moisture, number of pods per plant, number of seeds per pod, number of grains per plant, number of leaves per plant and plant height. A single-plot design was used. The results showed that the grain yield was correlated with the varieties Toro rojo, Rosado bolón and Paragachi. Number of grains per pod and number of pods per plant were highly correlated with yield. Finally, was observed the presence of Bean common mosaic virus (BCMV), while the insect that had the greatest presence was the Trip (Caliothrips phaseoli (Hood)).


INTRODUCTION

Beans (Phaseolus vulgaris L.) is a legume highly consumed by the Ecuadorian population, included among the 22 most commercialized agricultural products in the country, mainly by people with low incomes. It is characterized by being a very nutritious food with a high content of amino acids, carbohydrates and rich in calories. It is consumed in soups and combined with other foods such as flours, rice and tubers, its nutritional value is compared with red meat 1.

There are several varieties of this legume in the country, it is characterized by having a high content of proteins and amino acids, from 20 to 46 % in dry grain, in addition to carbohydrates, minerals and fibers, which determines its value and importance in the feeding. A large part of the producers own small farms of up to 5 ha and use recycled seeds, which explains the low yields and low profitability of their crop 2.

In 2014, average global bean yields were 0.83 t ha-1, while productivity levels above the world average were reported in the United States, China, Myanmar, Tanzania and Brazil; however, in countries like Mexico and India they were inferior, according to 3. In Ecuador, dry bean yields of between 0.3 and 2.2 t ha-1 are reported according to the National Institute of Statistics and Census. Agricultural Statistics-ESAG, ESPAC in 2017 4.

Another important characteristic of this species is that it fixes nitrogen to the soil and can be used in rotation with other crops more extractors of this nutrient. They are classified into several groups according to their type of growth: shrubby determined growth plants (Type I), shrubby Indeterminate growth plants (Type II) which do not end in a floral bud but stop growing between four to five months of sowing and do not require tutors, Indeterminate prostrate (Type III) that is more branched than type II but can be grown without tutors, only with the use of wood or wire supports, and finally the Indeterminate climber (Type IV), which does requires tutors or support 5,6. They are also classified by the color of the grain: black, white, red, pink, berries, and by their shape: round, elongated 7. They are also differentiated by the duration of the vegetative cycle, being classified into long, medium and short cycles and by their behavior against pests 8.

Taking into account that in this region of Los Andes, in the period of 3000 to 8000 years a. C. appeared the first sedentary human societies, capable of producing their food that began to adapt a wide variety of plants in different areas and the domestication of plant and animal species that contributed to "The Neolithic Revolution" that marked an important point in history of man, because agriculture became the basis of the economy 9. Other authors point out that multiple domestications in time and space have been key determinants in the structure of genetic diversity present in current crops. Among the documented examples of multiple domestication in different species on the American continent, is beans (Phaseolus sp.) 10.

That is why the objectives that were traced in this research, in addition to evaluating agronomic behavior, was the search for native genetic variability that facilitates improved adaptation to the environment, resistance to pathogens and performance.

MATERIALS AND METODOS

The work began with the collection of 12 local bean varieties (Phaseolus vulgaris L.) carried out on farms of producers in the provinces of Carchi and Imbabura in northern Ecuador, during the months of August and September of 2013, which showed high yields and low presence of pests, under conditions of low input culture. From them, the six varieties with the best behavior were selected in the aforementioned parameters, to be evaluated in the conditions of the Chaltura Parish, Imbabura Province, using the Rosado Bolón variety as a witness because it is the most used by the producers in the area.

The students of the seventh semester of the Genetic subject of the Agricultural Engineering career of the Faculty of Agricultural and Environmental Sciences (FICAYA) of the Technical University of the North (UTN) participated as part of the research project “Creation of a bank of germplasm in the Experimental Station La Pradera, Ibarra, Ecuador. The planting of the six selected varieties was carried out on April 25th, 2014, at the “La pradera” farm of the UTN, Chaltura parish in the Antonio Ante municipality, Imbabura province. The study area has a dry mesothermal equatorial climate with an average annual temperature that ranges between 12 and 18 °C. The soil is classified as: Inceptisol, it is characterized by a high content of organic matter, greater than 1.5 %, with a sandy texture and pH 7.0. The area has a 5 % slope and an altitude of 1920 meters above sea level, with an average annual rainfall of 750 mm 11,12.

A simple plot design was used, with double rows of 5 m in length and 0.50 m between rows for an area of 12 m2 and a planting density of 100 plants per plot. The emergency percentage of the plants was evaluated ten days after planting and the weight of 100 grains in grams, the percentage of moisture, the number of pods and grains per plant, the number of grains per pod and the number were measured of leaves per plant, at 120 days after sowing and the height of the plants at 30 days. Cultural attention was carried out according to the technical instructions in force 13 except for the phytosanitary control that was only carried out during the 30 days after the emergence of the plant.

The harvest was carried out on August 29th, 2014. Once the manual harvest was carried out, 100 grains were weighed and the humidity percentage was determined in the FICAYA Physical, Chemical and Microbiological Analysis Laboratory, in the UTN in 2014, to proceed with storage without risk of germination percentage affectation, a test that was subsequently carried out.

For the statistical analysis, the data of each variable were submitted to analysis of variance (ADEVA) and depending on the significance of the Duncan Multiple Ranges test at 5 and 1 %, the statistical package SPSS 20.0 8 was used.

RESULTS AND DISCUSSION

The emergence of the plants observed was greater than 85 % in all varieties. According to the visual evaluation of the vigor of the plants, carried out 20 days after planting (Table 1), the TOA variety was the one that presented the best behavior, standing out over the rest of the varieties evaluated, however in the weight of 100 seeds stood out the control Rosado Bolón with 61.34 g, the percentage of humidity varied between 9 and 12 %; as for the color of the grain there was similarity between Toro Rojo and Rosado Bolón, with colors that varied between Red Spotted and Purple Spotted; Paragachi and TOA presented red Jasper grains, while those of Capulí, were Red Brown and those of Black Andean Afro, which corresponds to the INIAP Variety Catalog (2010) 13. Regarding the color of the flower, no notable differences were observed, predominantly pink.

In the behavior against diseases, the varieties Capulí, Rosado Bolón and Paragachi stood out, in which only low presence of the common Mosaic virus (Bean common mosaic virus-BCMV) was observed, coinciding with the results described in the Catalog of varieties of INIAP bean 13.

The results of the ADEVA and the Duncan multiple range test showed that the Toro Rojo variety was superior for its yields by area, to those obtained by the witness Rosado Bolón and the Paragachi variety, which showed no significant differences between them (Table 2). These results exceeded those obtained in similar tests in the Boyacá Valley, Colombia, 14.

Regarding the number of pods per plant, significant differences were observed in Table 2, among the varieties evaluated, the Toro Rojo variety was superior, surpassing the Rosado Bolón control and the Paragachi variety, results that coincide with other studies 15.

In relation to the behavior of the varieties in the number of grains per pod component, the results showed significant differences between them, as observed in the Duncan Multiple Ranges test (Table 2), the Red Bull variety was the one that reached higher values , which is explained by being a variety adapted to low input culture conditions. In other works reported by CIAT, similar behaviors have been observed in varieties of Mesoamerican and Andean origins 15 and in relation to the variable number of grains per plant it is observed in the own (Table 2) the Toro Rojo variety was the most outstanding, far exceeding the rest of the varieties evaluated.

To determine the relationship between the leaf area and the yield, the number of leaves per plant was counted and the behavior between varieties and the correlation of this character with the total yield was evaluated. The results allowed us to observe highly significant differences between the varieties (Table 3), with the Toro Rojo and TOA standing out, in the case of the Toro Rojo variety, correspondence was observed with the results obtained in the yield per plant character, which coincides with the results de Ríos, Viteri and Delgado (2014) in studies conducted in Colombia 8.

One of the first characteristics that was evaluated in the experiment was the height of the plants 30 days after planting, with the aim of studying the possibility of using it as a selection criterion in the early stages of their development, the varieties most Highlights were TOA and Toro Rojo, which showed no statistical differences with Capulí and Paragachi, but with Afro Andino and the witness Rosado Bolón, which allows us to recommend the use of this character as an early indicator of selection, but only for shrub varieties (Table 3).

The results of the correlation analysis between the six evaluated characters indicated the existence of highly significant associations between the characters: number of grains/plant and number of pods/plant with yield/plant, which coincides with that reported by other researchers in varieties of Cowpea evaluated in Colombia 16. In addition, there was a positive and significant correlation between the characters number of grains/pod and yield/plant, other important correlations were those found between the characters number of pods/plant and number of grains/pod with character number of grains/plant.

The number and size of the grain are yield components, since they are relatively stable characteristics and very little affected by the environment, similar results were obtained in studies of genotype-environment interaction conducted in Cawpea 16. Likewise, the result of negative correlations between the characters Height of the plant and Weight / plant (Table 4) must be taken into account.

The insects that had the greatest presence in the plantation were in order of importance: the Trips (Caliothrips phaseoli Hood, Lorito verde (Empoasca kraemeri Ross) and the Black cutworm (Agrotis sp and Spodoptera sp. Smith) although in no case the damages caused they affected yields on a considerable scale as can be seen in Figure 1, which is corroborated by the Agricultural Handbook of Beans 13.

CONCLUSIONS

  • The varieties that showed the best behavior against the Common Mosaic Virus were Capulí, Bolón Rosado and Paragachi. Trips presence was observed but without affectations that allowed comparing the varietal behavior.

  • The Toro Rojo variety stood out in the study for its results in yield and number of pods/plant, in addition, in number of grains/plant and number of grains/pod.

  • Regarding the most significant associations, the following were observed among the characters: number of grains/plant, number of pods/plant and number of grains/pod with yield.

  • According to the visual evaluation of the vigor of the plants, the TOA variety was the one that showed the best behavior, standing out over the rest of the varieties evaluated and weighing 100 seeds, the control Rosado Bolón stood out.

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