Introducción

El crecimiento vegetal se define como un incremento irreversible en el tamaño de las plantas, determinado por procesos de morfogénesis y diferenciación; el primero es el desarrollo de la forma o modelo de la célula u órgano, mientras que el segundo es el proceso por el cual las células cambian estructural y bioquímicamente para formar o adquirir funciones especializadas (11. Taiz, L., E. Zeiger, I. M. Moller and A. Murphy. Plant Physiology & Development. 6th ed. Sinauer Associates, Sunderland, MA, USA; 2014. 756 p. URL: https://biologywala.com/wp-content/uploads/2021/06/compressed-6th-edi.-Plant-Physiology-by-Lincoln-Taiz-Eduardo-Zeiger-biologywala.com-compressed.pdf ). Por otra parte, el análisis de crecimiento vegetal, es una herramienta de gran valor para conocer la formación y acumulación de biomasa. Este análisis se ha desarrollado durante los últimos años como una disciplina relacionada con la ecofisiología y la agronomía, con sus propios conceptos, términos y herramientas de cálculo (22. Keating BA, Thorburn PJ. Modelling crops and cropping systems-Evolving purpose, practice and prospects. European Journal of Agronomy. 2018; 100: 163-176. https://doi.org/10.1016/j.eja.2018.04.007 ).

Los diferentes índices que se contemplan dentro del análisis de crecimiento, son una buena medida para comparar el efecto de factores ambientales en el crecimiento de cultivos, así como la relación entre el aparato asimilatorio y la producción de biomasa (33. Rosário V, do R, Silva AA, da Brito DS, Pereira JD, Silva CO, et al. Drought stress during the reproductive stage of two soybean lines. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 2020; 55. doi. org/10.1590/S1678-3921.pab2020.v55.01736. URL: https://www.scielo.br/j/pab/a/x5kNjfTrzcCSNFNVFQsyjfs/?format=pdf&lang=en ). El análisis de crecimiento usa medidas directas tales como la masa seca de la planta (W), área foliar total (A) y tiempo (t); así como medidas derivadas que pueden ser obtenidas a partir de las medidas directas, como la tasa de crecimiento del cultivo (TCC), que es un índice de la productividad agrícola y mide la ganancia en peso por unidad de área de suelo y por unidad de tiempo; el índice del área foliar (IAF), que representa la relación entre el área foliar y el área de suelo ocupada por el cultivo, así como la tasa absoluta de crecimiento (TAC) que se refiere al incremento en masa seca de la planta por unidad de tiempo (44. Aguilar C, González SV, Juárez P, Alia I, Palemón F, Arenas YR et al. Análisis de crecimiento de epazote (Chenopodium ambrosioides L.) cultivado en invernadero. Biotecnia. 2021; 23(2): 113-119. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v23i2.1394 ).

Por su parte, el rendimiento de un cultivo depende de su capacidad de crecimiento y la producción de asimilados y, de qué parte de ellos destina a los órganos de interés económico. Esto está dado, en gran medida, por el aprovechamiento de la luz solar en la fabricación de los componentes constituyentes y funcionales de los distintos órganos de la planta (55. Jan M, Tanaka Y, Sakoda K, Shiraiwa T, Nelson RL. Physiological analysis of leaf photosynthesis of backcross-derived progenies from soybean (Glycine max (L.) Merrill) and G. tomentella Hayata. Plant Production Science. 2020. https://doi.org/10.1080/1343943X.2020.1807369 ). Las diferentes condiciones genotípicas, ambientales, y de manejo afectan el crecimiento de los cultivos, por lo tanto, pueden ayudar a explicar las variaciones en la respuesta del rendimiento (66. Corassa GM, Telmo JC, Strieder ML, Schwalbert R, Pires JL, Carter PR, et al. Tasas óptimas de siembra de soja por rendimiento ambiental en el sur de Brasil. Agronomy Journal. 2018;110(6):1-9. https://doi.org/10.2134/agronj2018.04.0239 ).

Por otro lado, la soya (Glycine max (L.) Merrill) constituye el principal cultivo de semillas oleaginosas producido en todo el mundo, sobre todo por el alto contenido de aceite (20 %) y proteína que contiene el grano (40 %) (77. Jo, Kang, Om, Cha, Ri. Growth, photosynthesis and yield of soybean in ridge-furrow intercropping system of soybean and flax. Field Crops Research. 2022; 275. doi.org/10.1016/j.fcr.2021.108329. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378429021002756 ). En Cuba, a pesar de la gran demanda de este cultivo, para las diferentes formas de procesamiento, aún no se ha podido estabilizar su producción, no obstante, en los últimos años se ha desarrollado un programa de mejoramiento genético a través del cual se han obtenidos algunos cultivares y se han introducido otros, procedentes de Vietnam (88. Toledo D, de la Osa Y, Gonzales T, Delgado MA, Hurtado Y. SOYIG-20 y SOYIG-22: nuevas variedades de soya (Glycine max L. Merrill) introducidas para las condiciones climáticas de Cuba. Cultivos Tropicales. 2020; 41(1). URL: http://scielo.sld.cu/pdf/ctr/v41n1/1819-4087-ctr-41-01-e07.pdf ). Todos ellos deben ser evaluados para conocer su comportamiento en las diferentes épocas de siembra, establecidas para el cultivo en el país, razón por la cual el objetivo del presente trabajo fue analizar el crecimiento y el rendimiento de cultivares de soya nacionales y foráneos en la época poco lluviosa.

Materiales y métodos

El trabajo se llevó a cabo en áreas de la Unidad Científico Tecnológica de Base, Los Palacios (UCTB-LP), perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), situada en la llanura sur de la Provincia de Pinar del Río. Se evaluaron seis cultivares de soya, tres de ellos de procedencia nacional (IS-1, IS-24 e IS-27) y tres procedentes de Vietnam (DT-20, DT-26 y D-2101), cuyas características generales se presentan en la Tabla 1 (88. Toledo D, de la Osa Y, Gonzales T, Delgado MA, Hurtado Y. SOYIG-20 y SOYIG-22: nuevas variedades de soya (Glycine max L. Merrill) introducidas para las condiciones climáticas de Cuba. Cultivos Tropicales. 2020; 41(1). URL: http://scielo.sld.cu/pdf/ctr/v41n1/1819-4087-ctr-41-01-e07.pdf ), los cuales se sembraron en dos años, enero de 2016 y 2017, correspondientes a la época poco lluviosa en Cuba, conocida como “época de frío”, sobre un suelo Gleysol Nodular Ferruginoso Petroférrico (99. Hernández AJ, Pérez JMJ, Bosch DI, Castro NS. Clasificación de los suelos de Cuba. 1st ed. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA; 2015, 93 p. URL: https://inca.edicionescervantes.com/index.php/ediciones/lib ). Algunas propiedades químicas del mismo, que caracterizan su fertilidad se presentan en la Tabla 2.

Se utilizó la siembra directa de forma manual a una distancia de 0,7 x 0,05 m, con una norma de 54 kg ha^-1 de semillas, para asegurar al menos, 28 plantas por m². Se empleó un diseño experimental de bloques al azar con cuatro réplicas y seis tratamientos (los cultivares), y las parcelas experimentales contaron con un área de 42 m² de superficie (4,2 m x 10 m, 6 surcos por parcela).

Las labores fitotécnicas se realizaron según lo recomendado en el Instructivo Técnico del Cultivo de la Soya (1010. Ortiz HR, Enríquez GA, Nápoles MC, Soto N, Mederos A, González MC. Reseña de la tecnología de producción de soya (Glycine max (L.) Merrill) en Cuba. Ediciones INCA. San José las Lajas, Mayabeque; 2023, 156 p. ISBN: 978-959-7258-15-5 URL: https://www.researchgate.net/publication/372133438_Instructivo_tecnico_de_la_soya_en_Cuba_2023 ). Siempre se garantizó que no existiera ningún tipo de limitaciones para las plantas.

Los valores de las variables meteorológicas (radiación solar global, precipitaciones decenales promedio, temperaturas máximas, mínimas y medias diarias) del período en que se desarrollaron los experimentos, se aprecian en la Figura 1, los que se obtuvieron de la Estación Meteorológica de Paso Real de San Diego, en Los Palacios, a unos 3 km aproximadamente del área experimental.

Se determinó la superficie foliar y la masa seca total de la parte aérea de las plantas, para lo cual se realizaron muestreos destructivos con una frecuencia entre 10 y 15 días, a partir de los 10 días después de la emergencia (dde) y hasta la cosecha, tomándose 10 plantas al azar por unidad experimental (los surcos centrales, sin afectar el muestreo de cosecha). En el laboratorio, se separaron cada uno de los órganos de las plantas para cuantificar masa seca (g) de hojas, tallos y frutos, y se secaron en una estufa de circulación forzada (WiseVen) a 70 °C durante 72 horas, hasta alcanzar peso constante. La superficie foliar se determinó con un equipo medidor de área foliar (YMJ-B), teniendo en cuenta el factor de corrección del escáner.

Con los datos reales obtenidos, se estableció la dinámica de crecimiento de la masa seca total de la parte aérea y el índice de área foliar, las que se ajustaron a una función matemática Exponencial Polinómica de Segundo Grado. Posteriormente se calculó la Tasa Absoluta de Crecimiento (TAC) de la masa seca total de la parte aérea (1111. Almanza PJ, Tovar YP, Velandia JD. Comportamiento de la biomasa y de las tasas de crecimiento de dos variedades de lulo (Solanum quitoense Lam.) en Pachavita, Boyacá. Revista Ciencia y Agricultura. 2016; 13(1): 67-76. URL: https://www.redalyc.org/journal/5600/560062814006/html/ ). Para determinar el rendimiento agrícola (t ha^-1), se cosecharon 8 m² del centro en cada parcela experimental, se trillaron las plantas y se secaron los granos hasta alcanzar el 14 % de humedad.

Las medias de las variables evaluadas obtenidas por cultivar y fecha de siembra, se sometieron a un intervalo de confianza a partir de la desviación estándar, con una probabilidad del 95 % de confianza.

Resultados y discusión

Los resultados del análisis de regresión para la descripción e interpretación del crecimiento de los cultivares estudiados, producto del ajuste del índice de área foliar y la masa seca total de la parte aérea, se presentan en la Tabla 3. Como se puede apreciar, en la mayoría de los tratamientos, los coeficientes de detrminación (R²) oscilaron entre 0,98 y 0,99, lo que implica que un elevado porcentaje de la varianza total, se explicó por la varianza de la regresión, y se logró un ajuste satisfactorio, tanto desde el punto de vista matemático como biológico.

En la Figura 2 se observa la dinámica del índice de área foliar (IAF) para cada cultivar en los dos años de siembra estudiados. De manera general, el comportamiento del IAF mostró una tendencia al incremento desde el inicio del ciclo hasta llegar a un valor máximo y disminuir posteriormente, como consecuencia de la senescencia de gran parte del follaje. Por otro lado, se evidenció la variación del IAF con la edad del cultivo en las diferentes fechas de siembra y los valores más altos (3,44 y 3,59) en enero 2016, se obtuvieron con los cultivares Incasoy-1 e Incasoy-24, a los 48 y 49 días después de la emergencia (dde), respectivamente. Sin embargo, en la fecha de enero 2017, los cultivares DT-20 y DT-26 sobresalieron con valores de 3,63 y 3,36 a los 52 y 53 dde. En este sentido se conoce, que la superficie foliar reviste gran importancia, pues del desarrollo de ella depende la intercepción de la radiación fotosintéticamente activa, necesaria para la producción de biomasa y el correspondiente aporte al rendimiento (1212. Basal O, Szabó A. Physiology and yield of three soybeans (Glycine max (L.) Merrill) cultivars different in maturity timing as affected by water deficiency. International Journal of Health and Life-Sciences. 2018; 4(3): 46-59. https://doi.org/10.20319/lijhls.2018.43.4659 ). No obstante, los valores de IAF alcanzados en este estudio son inferiores a los obtenidos por otros autores quienes informaron valores superiores a 4 (1313. Anna H, Tommaso S, Michael B, Tobias K, Markus K, Claas N. Future yields of double-cropping systems in the Southern Amazon, Brazil, under climate change and technological development. Agricultural Systems. 2020; 177. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2019.102707 ).

Resalta además, en la figura, la respuesta variable obtenida por el cultivar Incasoy-1, quien a pesar de que alcanzó el IAF máximo en igualdad de tiempo (48 dde), en enero 2016 obtuvo un valor alto de IAF, y en el 2017 registró el valor más bajo de esta variable. Este resultado pudiera ser consecuencia de una mayor sensibilidad de este cultivar al comportamiento de las temperaturas, ya que, en enero de 2016, la media fue superior a los 25^o C en el momento que las plantas alcanzaron el IAF máximo y en enero de 2017, estuvo por debajo, lo que pudo influir en el desarrollo foliar de las plantas. Algunos autores resaltan la importancia que se le debe conceder a la temperatura en el crecimiento del cultivo de la soya (1414. Saryoko A, Fukuda Y, Lubis I, Homma K, Shiraiwa T. Physiological activity and biomass production in crop canopy under a tropical environment in soybean cultivars with temperate and tropical origins. Field Crops Research. 2018;216:209-16. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2017.11.012. ), a la vez que otros estudios enfatizan sobre el complejo fenómeno de la respuesta del cultivo a diversas condiciones ambientales (1515. Hartwell L, Zhanga L, Boote KJ, Hauser BA. Elevated temperature intensity, timing, and duration of exposure affect soybean internode elongation, mainstem node number, and pod number per plant. The Crop Journal. 2018; 6: 148-161. https://doi.org/10.1016/j.cj.2017.10.005 ). Por lo que no se debe definir un patrón de comportamiento absoluto, sobre todo cuando se trata de explicar respuestas fisiológicas que dependen, en gran medida, de factores que no pueden ser manejados en condiciones naturales, como la variabilidad ambiental. Por lo tanto, de forma general se debe señalar que en la fecha de enero 2016 los cultivares origen nacional presentaron un mayor IAF que los vietnamitas; sin embargo, este comportamiento se revirtió en la fecha de enero 2017.

Para los dos años de siembra evaluados, la dinámica de crecimiento de la masa seca total de la parte aérea de las plantas de soya (Figura 3) mostró un comportamiento sigmoidal con la edad del cultivo, y generalmente, apareció una disminución de los valores al final del desarrollo de los órganos. En enero 2016, los cultivares alcanzaron el valor máximo entre 63 y 76 dde, mientras que, en la fecha de enero 2017, la mayor acumulación de masa seca osciló entre 71 y 85 dde. Por otra parte, los mayores valores, lo obtuvieron los cultivares en la fecha de enero 2017, los cuales oscilaron entre 18,7 y 28,4 g planta ^-1.

El cultivar Incasoy-1 presentó, en esta fecha, uno de los valores más altos de masa seca, sin embargo, alcanzó el valor más bajo de IAF, lo cual muestra la eficiencia a la hora de aprovechar la radiación fotosintéticamente activa y convertirla en masa seca, con poca área foliar y un menor tiempo de duración de la misma, en comparación con el resto de los cultivares. Algunos autores refieren que el momento, en el que se alcanza la máxima magnitud de masa seca en el cultivo de la soya, que indica el cese del crecimiento, se presenta de manera general en la fase de R₅-R₆ (etapa de llenado de los granos) (1616. Board JE, Kahlon CS. Soybean yield formation: What controls it and how it can be improved. In: El-Shemy HA, editor. Soybean physiology and biochemistry. Published by InTech, Janeza Trdine 9, 51000 Rijeka, Croatia; 2011. p.1-38. URL: https://www.intechopen.com/chapters/22761 ), aspecto que coincide con los resultados obtenidos en este estudio, por lo que en el caso de la Incasoy-1, el peso de los granos influyó positivamente en los altos valores de masa seca.

Otros estudios con cultivares de soya de diferentes ciclos vegetativo, muestran valores de masa seca entre 12 y 18 g planta ^-1 (1717. Malek MA, Mondal MA, Ismail MR, Rafii MY, Berahim Z. Physiology of seed yield in soybean: Growth and dry matter production. African Journal of Biotechnology. 2012; 11(30): 7643-7649. https://doi.org/10.5897/AJB11.3879 ) y los autores refieren que el desempeño diferencial de los cultivares en relación a la producción de esta variable, en cada etapa de crecimiento, pudiera estar asociado con la composición genética de los mismos. Otros autores aseguran que la acumulación de masa seca en las plantas, es un proceso que, además de los factores internos, gobernado en este caso específico por el balance de la fotosíntesis y la respiración, depende en gran medida también, de los externos, principalmente el ambiente (1818. Egli DB. Crop growth rate and the establishment of sink size: a comparison of maize and soybean. Journal of Crop Improvement. 2019. https://doi.org/10.1080/15427528.2019.1597797 ).

El resultado obtenido en este estudio muestra una característica común de los cultivares, basado en una acumulación lenta de masa seca durante los primeros 30 dde, seguida de un rápido aumento posterior a la floración, lo cual coincide con los resultados obtenidos en diversos trabajos (1919. Monzon JP, Cafaro N, Cerrudo A, Canepa M, Rattalino JI, Specht J et al. Critical period for seed number determination in soybean as determined by crop growth rate, duration, and dry matter accumulation. Field Crops Research. 2021; 261. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2020.108016 ).

La máxima tasa absoluta de crecimiento (TAC) de la masa seca de los cultivares de soya estudiados, se aprecia en la Figura 4, en ella se evidencian las diferencias entre cultivares, tanto para una misma fecha de siembra, como entre ellas.

De manera general, en enero 2016, los cultivares mostraron un crecimiento más precoz, a la vez que alcanzaron su máxima velocidad de crecimiento entre los 46 y 54 dde, mientras que, en la fecha de enero 2017, prevaleció entre los 50 y 61 dde. No obstante, es importante destacar el retardo en el crecimiento mostrado por los cultivares DT-26 en la fecha de enero 2016, e Incasoy-24 en enero 2017, donde sus máximas velocidades de crecimiento fueron a los 54 y 61 dde, respectivamente.

Los mayores valores de la TAC se obtuvieron en enero 2017, los cuales oscilaron entre 0,57 y 0,78 g día^-1, destacándose en este sentido, con los mayores valores, los cultivares DT-20 y DT-26. Al respecto, algunos trabajos le atribuyen cierta importancia al estudio de la TAC, sobre todo cuando se tiene presente la capacidad de determinado cultivo para producir masa seca, a partir de las diferentes condiciones ambientales prevalecientes (1111. Almanza PJ, Tovar YP, Velandia JD. Comportamiento de la biomasa y de las tasas de crecimiento de dos variedades de lulo (Solanum quitoense Lam.) en Pachavita, Boyacá. Revista Ciencia y Agricultura. 2016; 13(1): 67-76. URL: https://www.redalyc.org/journal/5600/560062814006/html/ ), mientras que otros la han utilizado para comparar la eficiencia de la aplicación de determinados bioproductos foliares (44. Aguilar C, González SV, Juárez P, Alia I, Palemón F, Arenas YR et al. Análisis de crecimiento de epazote (Chenopodium ambrosioides L.) cultivado en invernadero. Biotecnia. 2021; 23(2): 113-119. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v23i2.1394 ).

A su vez, el aumento o disminución del periodo de crecimiento provocado por las variaciones en el comportamiento de las condiciones ambientales, en función de la fecha de siembra, puede incidir en el rendimiento (1515. Hartwell L, Zhanga L, Boote KJ, Hauser BA. Elevated temperature intensity, timing, and duration of exposure affect soybean internode elongation, mainstem node number, and pod number per plant. The Crop Journal. 2018; 6: 148-161. https://doi.org/10.1016/j.cj.2017.10.005 ); sin embargo, alcanzar rendimientos máximos estará en relación directa con una máxima fotosíntesis y que esta ocurra en un tiempo bastante prolongado, por lo que una mayor área foliar y duración de la misma en la etapa reproductiva podría conducir a un rendimiento más alto (55. Jan M, Tanaka Y, Sakoda K, Shiraiwa T, Nelson RL. Physiological analysis of leaf photosynthesis of backcross-derived progenies from soybean (Glycine max (L.) Merrill) and G. tomentella Hayata. Plant Production Science. 2020. https://doi.org/10.1080/1343943X.2020.1807369 ,77. Jo, Kang, Om, Cha, Ri. Growth, photosynthesis and yield of soybean in ridge-furrow intercropping system of soybean and flax. Field Crops Research. 2022; 275. doi.org/10.1016/j.fcr.2021.108329. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378429021002756 ). También, la relación entre la acumulación de biomasa total y la producción de granos ha sido demostrada en diferentes estudios en general, y en ausencia de limitaciones para el cultivo, a mayor biomasa mayor rendimiento (1919. Monzon JP, Cafaro N, Cerrudo A, Canepa M, Rattalino JI, Specht J et al. Critical period for seed number determination in soybean as determined by crop growth rate, duration, and dry matter accumulation. Field Crops Research. 2021; 261. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2020.108016 ). Todo lo anterior se pone de manifiesto en la Figura 5, donde, generalmente se aprecia que los mayores valores del rendimiento de los cultivares de soya estudiados, coinciden con los mayores valores de IAF y masa seca en ambas fechas de siembra.

En la fecha de siembra de enero 2016 el cultivar DT-26 obtuvo el valor más alto del rendimiento (2,98 t ha^-1), aunque sin diferencias significativas con respecto a los cultivares DT-20 y D-2101. Mientras que en enero de 2017 el cultivar DT-20 mostró un valor superior (3,16 t ha^-1) al resto de los cultivares sin diferencias significativas con el cultivar D-2101, el cual evidenció en ambas fechas de siembra, su capacidad y eficiencia a la hora de aprovechar los recursos con una menor área foliar y valores bajos de masa seca. Por otro lado, el cultivar Incasoy-1 obtuvo el valor más bajo del rendimiento en ambas fechas de siembra, 1,49 y 1,90 t ha^-1 respectivamente, aunque en la fecha donde obtuvo los mayores valores de masa seca, alcanzó un mayor rendimiento. Por lo tanto, estos resultados son consistentes con los obtenidos por otros estudios, donde evidenciaron una vez más que el rendimiento en el cultivo de la soya depende de la producción de área foliar y masa seca (55. Jan M, Tanaka Y, Sakoda K, Shiraiwa T, Nelson RL. Physiological analysis of leaf photosynthesis of backcross-derived progenies from soybean (Glycine max (L.) Merrill) and G. tomentella Hayata. Plant Production Science. 2020. https://doi.org/10.1080/1343943X.2020.1807369 ).

Conclusiones

Los resultados obtenidos indicaron que se encontró influencia del año de siembra en los diferentes indicadores del crecimiento estudiados, tanto en el valor máximo alcanzado por la variable, como en los momentos en el que se logró el mismo, obteniéndose la mejor respuesta de los cultivares de soya, de forma general, en 2017. Los mayores valores del rendimiento lo alcanzaron los cultivares foráneos, destacándose los cultivares DT-26 y DT-20 en la fecha de enero 2016 y 2017 respectivamente.

Introduction

Plant growth is defined as an irreversible increase in the size of plants, determined by processes of morphogenesis and differentiation; the former is the development of the shape or model of the cell or organ, while the latter is the process, by which cells change structurally and biochemically to form or acquire specialized functions (11. Taiz, L., E. Zeiger, I. M. Moller and A. Murphy. Plant Physiology & Development. 6th ed. Sinauer Associates, Sunderland, MA, USA; 2014. 756 p. URL: https://biologywala.com/wp-content/uploads/2021/06/compressed-6th-edi.-Plant-Physiology-by-Lincoln-Taiz-Eduardo-Zeiger-biologywala.com-compressed.pdf ). On the other hand, plant growth analysis is a valuable tool for understanding biomass formation and accumulation. This analysis has developed in recent years as a discipline related to ecophysiology and agronomy, with its own concepts, terms and calculation tools (22. Keating BA, Thorburn PJ. Modelling crops and cropping systems-Evolving purpose, practice and prospects. European Journal of Agronomy. 2018; 100: 163-176. https://doi.org/10.1016/j.eja.2018.04.007 ).

The different indices that are contemplated within growth analysis are a good measure to compare the effect of environmental factors on crop growth, as well as the relationship between assimilatory apparatus and biomass production (33. Rosário V, do R, Silva AA, da Brito DS, Pereira JD, Silva CO, et al. Drought stress during the reproductive stage of two soybean lines. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 2020; 55. doi. org/10.1590/S1678-3921.pab2020.v55.01736. URL: https://www.scielo.br/j/pab/a/x5kNjfTrzcCSNFNVFQsyjfs/?format=pdf&lang=en ). Growth analysis uses direct measures such as plant dry mass (W), total leaf area (A) and time (t). Even derived measures that can be obtained from the direct measures, such as crop growth rate (CGR), which is an index of agricultural productivity and measures weight gain per unit of soil area per unit of time; the leaf area index (LAI). They represents the ratio between leaf area and soil area occupied by the crop, as well as the absolute growth rate (AGR), that refers to the increase in dry mass of the plant per unit of time (44. Aguilar C, González SV, Juárez P, Alia I, Palemón F, Arenas YR et al. Análisis de crecimiento de epazote (Chenopodium ambrosioides L.) cultivado en invernadero. Biotecnia. 2021; 23(2): 113-119. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v23i2.1394 ).

On the other hand, the yield of a crop depends on its growth capacity and the production of assimilates, and what part of them is destined to the organs of economic interest. This is given, largely, by the use of sunlight in the manufacture of the constituent and functional components of the different organs of the plant (55. Jan M, Tanaka Y, Sakoda K, Shiraiwa T, Nelson RL. Physiological analysis of leaf photosynthesis of backcross-derived progenies from soybean (Glycine max (L.) Merrill) and G. tomentella Hayata. Plant Production Science. 2020. https://doi.org/10.1080/1343943X.2020.1807369 ). Different genotypic, environmental, and management conditions affect crop growth, and thus may help explain variations in yield response (66. Corassa GM, Telmo JC, Strieder ML, Schwalbert R, Pires JL, Carter PR, et al. Tasas óptimas de siembra de soja por rendimiento ambiental en el sur de Brasil. Agronomy Journal. 2018;110(6):1-9. https://doi.org/10.2134/agronj2018.04.0239 ).

On the other hand, soybean (Glycine max (L.) Merrill) constitutes the main oilseed crop produced worldwide, mainly because of the high oil (20 %) and protein content of the grain (40 %) (77. Jo, Kang, Om, Cha, Ri. Growth, photosynthesis and yield of soybean in ridge-furrow intercropping system of soybean and flax. Field Crops Research. 2022; 275. doi.org/10.1016/j.fcr.2021.108329. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378429021002756 ). In Cuba, in spite of the great demand of this crop, for the different forms of processing, it has not yet been possible to stabilize its production, nevertheless, in the last years, a genetic breeding program has been developed through which some cultivars have been obtained and others have been introduced, coming from Vietnam (88. Toledo D, de la Osa Y, Gonzales T, Delgado MA, Hurtado Y. SOYIG-20 y SOYIG-22: nuevas variedades de soya (Glycine max L. Merrill) introducidas para las condiciones climáticas de Cuba. Cultivos Tropicales. 2020; 41(1). URL: http://scielo.sld.cu/pdf/ctr/v41n1/1819-4087-ctr-41-01-e07.pdf ). All of them should be evaluated to know their behavior in the different planting seasons established for the crop in the country, which is why the objective of the present work was to analyze the growth and yield of national and foreign soybean cultivars in the low rainy season.

Materials and methods

The work was carried out in areas of the Basic Scientific and Technological Unit, Los Palacios (UCTB-LP, according its acronyms in Spanish), belonging to the National Institute of Agricultural Sciences (INCA, according its acronyms in Spanish), located in the southern plains of Pinar del Río Province. Six soybean cultivars were evaluated, three of them of national origin (IS-1, IS-24 and IS-27) and three from Vietnam (DT-20, DT-26 and D-2101), whose general characteristics are presented in Table 1 (88. Toledo D, de la Osa Y, Gonzales T, Delgado MA, Hurtado Y. SOYIG-20 y SOYIG-22: nuevas variedades de soya (Glycine max L. Merrill) introducidas para las condiciones climáticas de Cuba. Cultivos Tropicales. 2020; 41(1). URL: http://scielo.sld.cu/pdf/ctr/v41n1/1819-4087-ctr-41-01-e07.pdf ). They were sown in two years, January 2016 and 2017, corresponding to the little rainy season in Cuba, known as “cold season”, on a Ferruginous Petroferric Nodular Gleysol soil (99. Hernández AJ, Pérez JMJ, Bosch DI, Castro NS. Clasificación de los suelos de Cuba. 1st ed. Mayabeque, Cuba: Ediciones INCA; 2015, 93 p. URL: https://inca.edicionescervantes.com/index.php/ediciones/lib ). Some chemical properties that characterize its fertility are presented in Table 2.

Direct sowing was used manually at a distance of 0.7 x 0.05 m, with a standard of 54 kg ha^-1 of seeds, to ensure at least 28 plants per m². A randomized block experimental design with four replications and six treatments (cultivars) was used, and the experimental plots had an area of 42 m² (4.2 m x 10 m, 6 furrows per plot).

The phytotechnical work was carried out as recommended in the Technical Instructions for Soybean Cultivation (1010. Ortiz HR, Enríquez GA, Nápoles MC, Soto N, Mederos A, González MC. Reseña de la tecnología de producción de soya (Glycine max (L.) Merrill) en Cuba. Ediciones INCA. San José las Lajas, Mayabeque; 2023, 156 p. ISBN: 978-959-7258-15-5 URL: https://www.researchgate.net/publication/372133438_Instructivo_tecnico_de_la_soya_en_Cuba_2023 ). It was always ensured that there were no limitations for plants.

The values of the meteorological variables (global solar radiation, decennial average rainfall, maximum, minimum and average daily temperatures) for the period in which the experiments were carried out are shown in Figure 1, which were obtained from the Paso Real de San Diego Meteorological Station, in Los Palacios, approximately 3 km from the experimental area.

The leaf area and the total dry mass of the aerial part of the plants were determined, for which destructive sampling was carried out with a frequency between 10 and 15 days, from 10 days after emergence (dae) until harvest, taking 10 plants at random per experimental unit (the central furrows, without affecting the harvest sampling). In the laboratory, each plant organ was separated to quantify dry mass (g) of leaves, stems and fruits, and dried in a forced circulation oven (WiseVen) at 70 °C for 72 hours, until constant weight was reached. Leaf area was determined with a leaf area measuring device (YMJ-B), taking into account the correction factor of the scanner.

With the real data obtained the growth dynamics of the total dry mass of the aerial part and the leaf area index were established, which were adjusted to a Second Degree Polynomial Exponential mathematical function. Subsequently, the Absolute Growth Rate (AGR) of the total dry mass of the aerial part was calculated (1111. Almanza PJ, Tovar YP, Velandia JD. Comportamiento de la biomasa y de las tasas de crecimiento de dos variedades de lulo (Solanum quitoense Lam.) en Pachavita, Boyacá. Revista Ciencia y Agricultura. 2016; 13(1): 67-76. URL: https://www.redalyc.org/journal/5600/560062814006/html/ ). To determine the agricultural yield (t ha^-1), 8 m² were harvested from the center in each experimental plot, the plants were threshed and the grains were dried to 14 % moisture.

The means of the evaluated variables obtained by cultivar and sowing date were subjected to a confidence interval based on the standard deviation, with a probability of 95 % confidence.

Results and discussion

The results of the regression analysis for the description and interpretation of the growth of the cultivars studied, resulting from the adjustment of the leaf area index and the total dry mass of the aerial part, are presented in Table 3. As can be seen, in most of the treatments, the coefficients of determination (R²) ranged between 0.98 and 0.99, which implies that a high percentage of the total variance was explained by the variance of the regression, and a satisfactory adjustment was achieved, both from a mathematical and biological point of view.

Figure 2 shows the dynamics of leaf area index (LAI) for each cultivar in the two planting years studied. In general, the behavior of the LAI showed a tendency to increase from the beginning of the cycle until it reached a maximum value and then decreased, because of the senescence of a large part of the foliage. On the other hand, the variation of the LAI with crop age was evidenced in the different sowing dates and the highest values (3.44 and 3.59) in January 2016 were obtained with the cultivars Incasoy-1 and Incasoy-24, at 48 and 49 days after emergence (dae), respectively. However, in the January 2017 date, cultivars DT-20 and DT-26 excelled with values of 3.63 and 3.36 at 52 and 53 dae. In this sense, it is known that leaf area is of great importance, since the interception of photosynthetically active radiation, necessary for biomass production and the corresponding contribution to yield, depends on its development (1212. Basal O, Szabó A. Physiology and yield of three soybeans (Glycine max (L.) Merrill) cultivars different in maturity timing as affected by water deficiency. International Journal of Health and Life-Sciences. 2018; 4(3): 46-59. https://doi.org/10.20319/lijhls.2018.43.4659 ). However, the LAI values obtained in this study are lower than those obtained by other authors who reported values higher than 4 (1313. Anna H, Tommaso S, Michael B, Tobias K, Markus K, Claas N. Future yields of double-cropping systems in the Southern Amazon, Brazil, under climate change and technological development. Agricultural Systems. 2020; 177. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2019.102707 ).

The figure also highlights the variable response obtained by the cultivar Incasoy^-1, which despite reaching the maximum LAI at the same time (48 dae), in January 2016 obtained a high value of LAI, and in 2017 registered the lowest value of this variable. This result could be a consequence of a greater sensitivity of this cultivar to the behavior of temperatures, since, in January 2016, the average was above 25 ºC at the time the plants reached the maximum LAI and in January 2017, it was below, which could influence the foliar development of the plants. Some authors highlight the importance that should be given to temperature in soybean crop growth (1414. Saryoko A, Fukuda Y, Lubis I, Homma K, Shiraiwa T. Physiological activity and biomass production in crop canopy under a tropical environment in soybean cultivars with temperate and tropical origins. Field Crops Research. 2018;216:209-16. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2017.11.012. ), while other studies emphasize on the complex phenomenon of crop response to various environmental conditions (1515. Hartwell L, Zhanga L, Boote KJ, Hauser BA. Elevated temperature intensity, timing, and duration of exposure affect soybean internode elongation, mainstem node number, and pod number per plant. The Crop Journal. 2018; 6: 148-161. https://doi.org/10.1016/j.cj.2017.10.005 ). Therefore, it is not necessary to define an absolute behavior pattern, especially when trying to explain physiological responses that depend, largely, on factors that cannot be managed under natural conditions, such as environmental variability. Therefore, in a general way it should be noted that in the January 2016 date the cultivars of national origin presented a higher LAI than the Vietnamese; however, this behavior was reversed in the January 2017 date.

For the two planting years evaluated, the growth dynamics of the total dry mass of the aerial part of soybean plants (Figure 3) showed a sigmoidal behavior with crop age, and generally, a decrease in values appeared at the end of organ development. In January 2016, cultivars reached the maximum value between 63 and 76 dae, while, at the January 2017 date, the highest dry mass accumulation ranged between 71 and 85 dae. On the other hand, the highest values were obtained by the cultivars in January 2017, which ranged between 18.7 and 28.4 g plant^-1.

The cultivar Incasoy-1 presented, on this date, one of the highest values of dry mass; however, it reached the lowest value of LAI, which shows the efficiency when taking advantage of photosynthetically active radiation and converting it into dry mass, with little leaf area and a shorter time of duration of the same, compared to the rest of the cultivars.

The maximum magnitude of dry mass is reached in the soybean crop, which indicates the cessation of growth, and generally occurs in the R₅-R₆ phase (grain filling stage) (1616. Board JE, Kahlon CS. Soybean yield formation: What controls it and how it can be improved. In: El-Shemy HA, editor. Soybean physiology and biochemistry. Published by InTech, Janeza Trdine 9, 51000 Rijeka, Croatia; 2011. p.1-38. URL: https://www.intechopen.com/chapters/22761 ), an aspect that coincides with the results obtained in this study, so that in the case of Incasoy-1, the weight of the grains positively influenced the high values of dry mass.

Other studies with soybean cultivars of different vegetative cycles, show values of dry mass between 12 and 18 g plant^-1 (1717. Malek MA, Mondal MA, Ismail MR, Rafii MY, Berahim Z. Physiology of seed yield in soybean: Growth and dry matter production. African Journal of Biotechnology. 2012; 11(30): 7643-7649. https://doi.org/10.5897/AJB11.3879 ) and the authors refer that the differential performance of cultivars in relation to the production of this variable, in each growth stage, could be associated with their genetic composition. Other authors state that the accumulation of dry mass in plants is a process that, in addition to internal factors, governed in this specific case by the balance of photosynthesis and respiration depend largely on external factors, mainly the environment (1818. Egli DB. Crop growth rate and the establishment of sink size: a comparison of maize and soybean. Journal of Crop Improvement. 2019. https://doi.org/10.1080/15427528.2019.1597797 ).

The result obtained in this study shows a common characteristic of the cultivars, based on a slow accumulation of dry mass during the first 30 dae, followed by a rapid increase after flowering, which coincides with the results obtained in several works (1919. Monzon JP, Cafaro N, Cerrudo A, Canepa M, Rattalino JI, Specht J et al. Critical period for seed number determination in soybean as determined by crop growth rate, duration, and dry matter accumulation. Field Crops Research. 2021; 261. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2020.108016 ).

The maximum absolute growth rate (AGR) of dry mass of the soybean cultivars studied is shown in Figure 4, where the differences between cultivars are evident, both for the same sowing date and among them.

In general, in January 2016, the cultivars showed an earlier growth, reaching their maximum growth rate between 46 and 54 dae, while in January 2017; it prevailed between 50 and 61 dae. However, it is important to highlight the growth retardation shown by cultivars DT-26 on the January 2016 date, and Incasoy-24 in January 2017, where their maximum growth velocities were at 54 and 61 dae, respectively.

The highest AGR values were obtained in January 2017, which ranged between 0.57 and 0.78 g day^-1, standing out in this regard, with the highest values, cultivars DT-20 and DT-26. In this regard, some works attribute certain importance to the AGR study, especially when the capacity of a certain crop to produce dry mass is taken into account, based on the different prevailing environmental conditions (1111. Almanza PJ, Tovar YP, Velandia JD. Comportamiento de la biomasa y de las tasas de crecimiento de dos variedades de lulo (Solanum quitoense Lam.) en Pachavita, Boyacá. Revista Ciencia y Agricultura. 2016; 13(1): 67-76. URL: https://www.redalyc.org/journal/5600/560062814006/html/ ), while others have used it to compare the efficiency of the application of certain foliar bioproducts (44. Aguilar C, González SV, Juárez P, Alia I, Palemón F, Arenas YR et al. Análisis de crecimiento de epazote (Chenopodium ambrosioides L.) cultivado en invernadero. Biotecnia. 2021; 23(2): 113-119. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v23i2.1394 ).

In turn, the increase or decrease of the growth period caused by variations in the behavior of environmental conditions, depending on the sowing date, can affect the yield (1515. Hartwell L, Zhanga L, Boote KJ, Hauser BA. Elevated temperature intensity, timing, and duration of exposure affect soybean internode elongation, mainstem node number, and pod number per plant. The Crop Journal. 2018; 6: 148-161. https://doi.org/10.1016/j.cj.2017.10.005 ). Reaching maximum yields will be in direct relation with a maximum photosynthesis and that this occurs in a quite prolonged time, so a greater foliar area and duration of the same in the reproductive stage could lead to a higher yield (55. Jan M, Tanaka Y, Sakoda K, Shiraiwa T, Nelson RL. Physiological analysis of leaf photosynthesis of backcross-derived progenies from soybean (Glycine max (L.) Merrill) and G. tomentella Hayata. Plant Production Science. 2020. https://doi.org/10.1080/1343943X.2020.1807369 ,77. Jo, Kang, Om, Cha, Ri. Growth, photosynthesis and yield of soybean in ridge-furrow intercropping system of soybean and flax. Field Crops Research. 2022; 275. doi.org/10.1016/j.fcr.2021.108329. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378429021002756 ). In addition, the relationship between the accumulation of total biomass and grain production has been demonstrated in different studies in general, and in the absence of limitations for the crop, the higher the biomass, the higher the yield (1919. Monzon JP, Cafaro N, Cerrudo A, Canepa M, Rattalino JI, Specht J et al. Critical period for seed number determination in soybean as determined by crop growth rate, duration, and dry matter accumulation. Field Crops Research. 2021; 261. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2020.108016 ). All of the above is shown in Figure 5, where it is generally observed that the highest yield values of the soybean cultivars studied coincide with the highest values of LAI and dry mass on both planting dates.

At the sowing date of January 2016 the DT-26 cultivar obtained the highest value of yield (2.98 t ha^-1), although without significant differences with respect to the DT-20 and D-2101 cultivars. While in January 2017 the cultivar DT-20 showed a higher value (3.16 t ha^-1) than the rest of the cultivars without significant differences with the cultivar D-2101, which evidenced in both sowing dates, its capacity and efficiency when taking advantage of the resources with a lower leaf area and low values of dry mass. On the other hand, the cultivar Incasoy-1 obtained the lowest yield value on both sowing dates, 1.49 and 1.90 t ha^-1 respectively, although on the date where it obtained the highest dry mass values, it reached a higher yield. Therefore, these results are consistent with those obtained by other studies, which once again showed that soybean yield depends on the production of leaf area and dry mass (55. Jan M, Tanaka Y, Sakoda K, Shiraiwa T, Nelson RL. Physiological analysis of leaf photosynthesis of backcross-derived progenies from soybean (Glycine max (L.) Merrill) and G. tomentella Hayata. Plant Production Science. 2020. https://doi.org/10.1080/1343943X.2020.1807369 ).

Conclusions

The results obtained indicated that the influence of the year of sowing was found in the different growth indicators studied, both in the maximum value reached by the variable, as well as in the moments in which it was achieved, obtaining the best response of the soybean cultivars, in general, in 2017. The highest yield values were reached by the foreign cultivars, with the DT-26 and DT-20 cultivars standing out in January 2016 and 2017, respectively.