Introducción

El rápido incremento de la población mundial ha hecho que el uso eficiente del agua sea una necesidad impostergable (11. Tapia R G, León RV, Torres C A. Riego deficitario y densidad de siembra en indicadores morfofisiológicos y productivos de híbrido de maíz. ESPAMCIENCIA. 12(2):131-140. 2021. ISS N: 1390-8103. https://doi.org/10.51260/revista_espamciencia.v11i2.216 .). De igual forma, la producción de alimentos a nivel internacional ha sido muy limitada por las condiciones de altas temperaturas y de sequía (22. Ali Q, Malik A. Genetic response of growth phases for abiotic environmental stress tolerance in cereal crop plants. Genetika. 2021, 53, (1): 419-456. Available from: https://doi.org/10.2298/GENSR2101419A.). El cambio climático es uno de los fenómenos más importantes y estudiados en la actualidad y puede tener un profundo impacto en la agricultura, debido fundamentalmente a la ocurrencia de escasas precipitaciones (33. Ottaiano L, DiMola I, Cirillo C, Cozzolino E, Mori M.Yield Performance and physiological response of a maize early hybrid grown in tunnel and open air under different water regimes”. Sustainability, 2021, 13, 11251. Available from: https://doi.org/10.3390/su132011251 ).

La productividad y el crecimiento de los principales cultivos de cereales, incluyendo el maíz (Zea mays), el trigo (Triticum aestivum), el arroz (Orysa sativa) son inhibidos de alguna manera por condiciones abióticas estresantes, tales como, las altas temperaturas y la sequía que en el caso del maíz pueden llegar a provocar la pérdida total del cultivo (44. Badr A, El-Shazly H H, Tarawneh R A, Börner A. Screening for drought tolerance in maize (Zea mays L.) germplasm using germination and seedling traits under simulated drought conditions. Plants (Basel). 2020, 9 (5): 565, pp. 2-23. Doi:10.3390/plants9050565.).

El maíz constituye la base para la seguridad alimentaria y nutricional (SAN) de la población mesoamericana, y representa el 61 % de las calorías consumidas y una importante fuente de proteínas (55. Poole N, Donovan J, Erenstein O. Agri-nutrition research: Revisiting the contribution of maize and wheat to human nutrition and health”. Food Policy. 2020, 101976. eng.. doi:10.1016/j.foodpol.2020.101976.). Por otra parte, El maíz es un cultivo multipropósito con una gran adaptabilidad a diferentes condiciones agroclimáticas (66. Sah R P, Chakraborty M, Prasad K, Pandit M, Tudu V K, Chakravarty M K, Narayan S C, Rana M, Moharana D. Impact of water deficit stress in maize: Phenology and yield components. Scientific Reports. 2020, 10:2944. Available from: https://doi.org/10.1038/s41598-020-59689-7 )

La gestión del riego determina cuándo y cuánto regar, sobre la base de las necesidades de agua de los cultivos, las características del suelo y las condiciones climáticas. Sin embargo, la no utilización de una programación del riego ajustada al clima, el suelo y las características del cultivo son una de las principales causas de uso excesivo del agua de riego (77. González O, Montaña A, López E, Sánchez S, Zambrano D E, Macías L M, Herrera M. Productividad del agua de riego en cultivos seleccionados de la región central de Cuba. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. 2020, 29 (1): (January-February-March, pp. 56-63). ISSN -1010-2760, E-ISSN: 2071-0054. Available from: http://scielo.sld.cu .).

Existen estrategias de riego que permiten reducir la frecuencia y cantidad de riego en los cultivos con efectos mínimos en los rendimientos convencionales si se validan en escala local, como la aplicación del riego deficitario en función del desarrollo fenológico (88. Mendoza C, Sifuentes I E, Ojeda B W, Macías C J. Response of surface-irrigated corn to regulated deficit irrigation. Ing. Agríc. Biosist. 2016,8: 29-40. DOI:10.5154/r.inagbi.2016.03.001 .). Sin embargo, estas estrategias deben aplicarse atendiendo a su basamento científico para evitar impactos negativos en el rendimiento de los cultivos (99. Sifuentes E, Ojeda W, Macías J, Mendoza C, Preciado P. Déficit hídrico en maíz al considerar fenología, efecto en rendimiento y eficiencia en el uso del agua. Agrociencia. 2021,1 de abril - 16 de mayo,.p. 2009-2026. Available from: https://doi.org/10.47163/agrociencia.v55i3.2414 ) ya que este resulta de las interacciones del “continuum” suelo-planta-atmósfera en el tiempo. La comprensión de esas interacciones y la descripción de los efectos del clima en el rendimiento demandan un esfuerzo constante para reducir los efectos negativos de la variabilidad climática (1010. Miranda del Fresno M C, y Confalone A. Influencia del clima en el rendimiento de maíz (Zea mays) en el centro de la provincia de Buenos Aires, Argentina. Cuban Journal of Agricultural Science. 2022, 56 (4). Available from: https://www.cjas.cience.com ).

El presente trabajo tuvo por objetivo, estudiar el comportamiento del maíz cultivado bajo estrategias de riego deficitario controlado y en dos condiciones agroclimáticas.

Materiales y Métodos

Se realizaron dos ensayos E1 y E2 en condiciones semi-controladas en el área central del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA) ubicado geográficamente a 22º58′00″N y 82°09′00″O a 130 msnm. En abril (E1) y octubre (E2) de 2021 se sembraron en cada fecha 12 contenedores de hormigón de 2,60 m de largo por 0,60 m de ancho (1,56 m²) que contenían suelo Ferralítico Rojo Lixiviado de la provincia de Mayabeque (1111. Hernández A, Pérez J M, Bosch I D, Castro S N. Clasificación de los suelos de Cuba. 93 p. 2015.) zona que forma parte de la llanura cársica Habana-Matanzas (1212. Castillo Y, González F, Hervis G, Hirán L, Cisneros E. Impacto del cambio climático en el rendimiento del maíz sembrado en suelo Ferralítico Rojo compactado”. Revista Ingeniería Agrícola. 2020,10 (1), e08, Enero-2020. Available from: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=586262449008 ). En cada contenedor fueron sembradas semillas de maíz cultivar P7928 dispuestas en dos hileras y con una separación entre ellas de 0,4 m y 0,2 m entre plantas (26 plantas por contenedor).

Se experimentaron cuatro tratamientos de riego que se enuncian en la Tabla 1 y fueron distribuidos en un diseño experimental de bloques al azar con tres repeticiones.

El riego se aplicó mediante un sistema automatizado de micro aspersión y la entrega del agua se controló con válvulas colocadas convenientemente en los laterales de riego de cada tratamiento. Los valores de pH y conductividad eléctrica (C.E. dS m^-1) del agua aplicada al cultivo durante la fase experimental fueron de 7,8 y 0,58, respectivamente.

Los riegos consistieron en la reposición de la Evapotranspiración estándar del cultivo (ETc) diaria tres veces por semana (lunes, miércoles y viernes). Las plantas antes y después de las etapas de suspensión del riego (SR) recibieron el 100 % de la ETc.

La evapotranspiración de Referencia ETo (mm), la evapotranspiración Estándar del cultivo ETc (mm) y los requerimientos de riego (ETc= ETo*Kc) se obtuvieron mediante el Programa CropWat.8.0. Este programa se actualizó con una serie histórica de datos meteorológicos de 31 años (1990- 2021) correspondientes a la estación meteorológica de Tapaste que pertenece al Instituto Nacional de Meteorología y se encuentra ubicada aproximadamente a 300 m del sitio experimental y para el cálculo de ETo y ETc se utilizaron los valores medios mensuales de las variables que intervienen en el cálculo.

Los coeficientes de cultivo (Kc) empleados fueron: Kc inicio = 0,62, Kc medio= 1,00 y Kc final= 0,93, propuestos para la región por (1313. FAO.: “Evapotranspiración del cultivo. Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos”. Estudio FAO Riego y Drenaje 56. Roma. 2006.).

Resultados y Discusión

Los valores de ETo y de lluvia efectiva acumulados y ocurridos durante la conducción de los dos ensayos se representan en la Figura 1.

La diferencia en ETo entre ambos ensayos fue de 372,23 mm y representa un 41 % mayor en E1. En cuanto a la lluvia efectiva, la diferencia fue de 522,96 mm a favor del E1 lo que representa un 71 %. Al analizar las diferencias entre ETo y la lluvia efectiva en ambos ensayos, se encontró que en E 1 fue de 120, 69 mm (1207 m³ ha^-1) y en E 2 fue de 301,36 (3014 m³ ha^-1). Estos resultados indican claramente que la deficiencia hídrica climática fue mayor en E2.

Las variaciones del contenido de humedad del suelo en los diferentes tratamientos, se presentan en la Figura 2, donde se encontró que en esta variable en ambos ensayos, cuando la suspensión del riego se realizó en la fase de crecimiento (SC) descendió en un 36,6 y 36,1 %, respectivamente con respecto al tratamiento control (100 % de la ETc), en un 33,45 y 39 % en la fase de floración (SF) y en un 44, 45 y 38 % en la fase de llenado del grano (SLL).

Estos valores afirman la eficacia de las estrategias de riego aplicadas, en cuanto a las reservas de la humedad del suelo en cada una de las etapas en estudio, con valores alrededor del 60 % de la capacidad de campo, lo que se considera como un estrés hídrico moderado.

En la Tabla 2, se muestran los resultados de la aplicación de las estrategias de RDC en variables del crecimiento del cultivo en ambos ensayos.

En este proceso se encontró, que (SC) en E1 el estrés hídrico moderado no tuvo un efecto negativo en el crecimiento de ninguna de las tres variables evaluadas. Sin embargo, en E2 si hubo reducciones en la longitud del tallo y en el número de hojas.

El estrés hídrico inducido por la suspensión del riego en (SF) produjo disminuciones en el crecimiento en longitud y diámetro de los tallos solamente en E1.

En SLL, los valores medios de las tres variables en las plantas de E1 fueron mayores, aunque con diferencias estadísticas con respecto a las plantas control solamente en el diámetro del tallo. Mientras que en E2, existieron reducciones importantes en la longitud del tallo y el número de hojas con respecto a las plantas regadas con el 100 % de la ETc.

La comparación del comportamiento particular de las plantas en ambos ensayos y bajo los mismos tratamientos de RDC, sugiere que hubo una influencia notoria de la mayor demanda climática ocurrida en E2 en el efecto de los tratamientos, lo que propició un menor crecimiento en longitud del tallo y la emisión de hojas en SC2 y SLL2 con respecto a las plantas del tratamiento control. Con relación a los efectos de los distintos tratamientos de RDC (99. Sifuentes E, Ojeda W, Macías J, Mendoza C, Preciado P. Déficit hídrico en maíz al considerar fenología, efecto en rendimiento y eficiencia en el uso del agua. Agrociencia. 2021,1 de abril - 16 de mayo,.p. 2009-2026. Available from: https://doi.org/10.47163/agrociencia.v55i3.2414 ) trabajando en el mismo cultivo y con cuatro tratamientos de RDC y un control, encontraron un menor crecimiento en longitud de los tallos cuando el estrés hídrico se aplicó en la fase de crecimiento y maduración. (1515. Lubajo BW, Karuku GN. Effect of deficit irrigation regimes on growth, yield, and water use efficiency of maize (Zea mays) in the semi-arid area of Kiboko, Kenya. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2022, 25: #034. Available from: http://doaj.org/toc ) no encontraron diferencias en el crecimiento del tallo entre plantas de maíz regadas al 100 y al 25 % de la C. c., con una deficiencia hídrica climática de 471,5 mm. Sin embargo, cuando esta deficiencia fue de 607 mm, si disminuyó la longitud del tallo en todas las plantas que recibieron menos riego que las del tratamiento 100 % de la C. c.En cuanto al área foliar y la masa seca aérea de plantas de maíz con RDC en diferentes etapas de su desarrollo, se presentan en la figura 3, donde se encontró, que en SC se afectó de forma negativa y estadísticamente el área foliar solamente en E2 y ligeramente la masa seca aérea en E1 y E2 con respecto a las plantas control.

La suspensión del riego en SF, prácticamente no tuvo efectos negativos ni en el área foliar, ni en la masa seca aérea de las plantas. Sin embargo, en SLL solamente el área foliar disminuyó significativamente en las plantas correspondientes a E2.

Este comportamiento de las plantas, indican claramente que el área foliar fue más susceptible a la suspensión del riego en SC y SLL que la masa seca aérea, fundamentalmente en E2. En este sentido, los resultados coinciden con (1616. Ma X, He Q, Zhou G. Sequence of Changes in Maize Responding to Soil Water Deficit and: Related Critical Thresholds”. Front. Plant Sci. 2018, 9:511. Available from: doi:10.3389/fpls.2018.00511) quienes al evaluar la secuencia de cambios en plantas de maíz en respuesta al déficit hídrico del suelo, encontraron que el área foliar fue más susceptible a la deficiencia de humedad del suelo y esta a su vez no tuvo un efecto significativamente directo en la producción de biomasa total. Algunos autores han señalado como rasgos de tolerancia a sequía la limitación en el crecimiento de órganos que incrementen la transpiración y una mayor asignación de recursos a la raíz para mejorar la absorción de agua y nutrientes (44. Badr A, El-Shazly H H, Tarawneh R A, Börner A. Screening for drought tolerance in maize (Zea mays L.) germplasm using germination and seedling traits under simulated drought conditions. Plants (Basel). 2020, 9 (5): 565, pp. 2-23. Doi:10.3390/plants9050565.).

Es de destacar, que el estrés moderado inducido por los tratamientos de RDC tuvo un mayor efecto negativo en E2, al igual que en las variables analizadas anteriormente.

Las variaciones en el CRA y CRC de las plantas en los diferentes tratamientos se presentan en la figura 4, donde se puede apreciar que las plantas que recibieron el 100 % de la ETc presentaron valores entre el 89 y 95 %, mientras que las de los tres tratamientos de RDC presentaron CRA entre el 60 y 70 %, con diferencias estadísticas con respecto a las plantas regadas al 100 % de la ETc en ambos ensayos.

En SC el CRC no disminuyó sus valores con respecto al control en ninguno de los ensayos. En SF disminuyó solo en E1 y en SLL disminuyó considerablemente en E1 y ligeramente en E2.

Estos resultados indican que la suspensión del riego en las tres etapas, propició una reducción significativa en el CRA, debido fundamentalmente a la menor humedad en el suelo que afectó a las plantas en los tres tratamientos de RDC.

En el caso del CRC, de forma general, el tratamiento más desfavorable para esta variable fue SLL, tanto en E1, como en E2. Este comportamiento está asociado fundamentalmente a que SLL es de las etapas finales de desarrollo del cultivo, por lo que el CRC comienza a decrecer de forma natural. Además, en este sentido (1414. Song L, Jin J, He J. Effects of Severe Water Stress on Maize Growth Processes in the Field. Sustainability. 2019, 11, 5086. Available from: doi:10.3390/su11185086www.mdpi.com/journal/Sustainability., 1717. Anjum S A, Xie X, Wang L, Saleem M F, Man C H, Lei W. Morphological, physiological and biochemical responses of plants to drought stress”. African Journal of Agricultural Research. 2011, 6 (9), pp. 2026-2032, 4 May. 2011. ISSN 1991-637X ©2011 Academic Journals. DOI: 10.5897/AJAR10.027. Available from: http://www.academicjournals.org/AJAR ) señalan, que la disminución en contenido de clorofila en condiciones de estrés hídrico es un síntoma típico del estrés oxidativo y puede ser el resultado de la fotooxidación del pigmento y la degradación del mismo, con daños en la membrana fotosintética, menor contenido de clorofilas y por tanto un uso menos eficiente de la radiación.

Al analizar los valores de los componentes del rendimiento (Tabla 3) se encontró que en SC, tanto en E1, como en E2, disminuyó la masa de 100 granos y en E1 también disminuyó el rendimiento en gramos por planta.

En las plantas de SF hubo disminuciones en la masa de 100 granos y en los gramos por planta en ambos ensayos. En cuanto a las de SLL el estrés moderado solamente provocó disminuciones en la masa de 100granos en E1 y en el número de hileras por mazorca en E2.

Con la aplicación de los tratamientos de RDC en las diferentes etapas en variables del rendimiento y sus componentes de las plantas, se pudo constatar que las etapas más sensibles al estrés hídrico moderado, en general, fueron, la de crecimiento vegetativo (SC1) y de floración (SF1 y SF2) provocando reducciones considerables en la masa de 100 granos y el rendimiento en gramos por planta.

A pesar de que en E2 la ocurrencia de precipitación fue considerablemente menor, la afectación por los tratamientos de RDC en las variables asociadas al rendimiento y sus componentes, fue menos marcada principalmente en SC2 y SLL2. En trabajos realizados por (1818. Pradawet C, Khongdee N, Pansak W, Spreer W, Hilger T, Cadisch G. Thermal imaging for assessment of maize water stress and yield prediction under drought conditions. Journal Agronomy Crop Science. 2022, 00:1-15. DOI: 10.1111/jac.12582 ) en este mismo cultivo señalaron, que reducir el riego después del período crítico de floración tuvo poco efecto en el rendimiento del maíz.

Atendiendo a los posibles efectos de la deficiencia hídrica climática (1515. Lubajo BW, Karuku GN. Effect of deficit irrigation regimes on growth, yield, and water use efficiency of maize (Zea mays) in the semi-arid area of Kiboko, Kenya. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2022, 25: #034. Available from: http://doaj.org/toc ), encontraron que cuando esta fue de 471,5 mm no se presentaron diferencias estadísticas en la masa de 100 granos entre las plantas control (regadas con el 100 % de la C.c.) y las estresadas (regadas al 25 % de la C.c.) y en el rendimiento entre las del control y las regadas al 50 % de la C. c. Sin embargo, cuando la demanda fue de 607 mm, la masa de 100 granos fue mayor en las cultivadas con el 100 % de la C.c. que en las del 25 %, y el rendimiento también fue mayor en las del 100 % de la C.c., con respecto a los demás tratamientos (75, 50, 25 y 0 % de la C.c.)

Conclusiones

La mayor demanda climática ocurrida en E2 tuvo un efecto negativo principalmente en el comportamiento de las variables del crecimiento. La aplicación de estrategias de RDC, con suspensión del riego por 15 días en las tres etapas (SC), (SF) y SLL) a plantas del cultivar de maíz P7928 indujo disminuciones importantes en la humedad del suelo y en el CRA. Además, en SC en ambos ensayos la suspensión del riego por 15 días produjo reducciones en la masa seca aérea, el área foliar y la masa de 100 granos. En SF, se redujo el CRC, las masas de 100 granos y el rendimiento en gramos por planta. En SLL se redujo el área foliar, el CRC y el número de hileras por mazorca. Evidentemente, la fase de crecimiento (SC) fue la más susceptible a la suspensión del riego y la del llenado del grano (SLL) fue la de menor sensibilidad al estrés hídrico moderado.

Introduction

The rapid increase in the global population has made the efficient use of water an urgent necessity (11. Tapia R G, León RV, Torres C A. Riego deficitario y densidad de siembra en indicadores morfofisiológicos y productivos de híbrido de maíz. ESPAMCIENCIA. 12(2):131-140. 2021. ISS N: 1390-8103. https://doi.org/10.51260/revista_espamciencia.v11i2.216 .). Similarly, food production at the international level has been severely limited by high temperatures and drought conditions (22. Ali Q, Malik A. Genetic response of growth phases for abiotic environmental stress tolerance in cereal crop plants. Genetika. 2021, 53, (1): 419-456. Available from: https://doi.org/10.2298/GENSR2101419A.). Climate change is one of the most important and widely studied phenomena today, and it can have a profound impact on agriculture, primarily due to the occurrence of low precipitation levels (33. Ottaiano L, DiMola I, Cirillo C, Cozzolino E, Mori M.Yield Performance and physiological response of a maize early hybrid grown in tunnel and open air under different water regimes”. Sustainability, 2021, 13, 11251. Available from: https://doi.org/10.3390/su132011251 ).

The productivity and growth of major cereal crops-including maize (Zea mays), wheat (Triticum aestivum), and rice (Oryza sativa) are inhibited to varying degrees by abiotic stress conditions such as high temperatures and drought, which in the case of maize can lead to total crop failure (44. Badr A, El-Shazly H H, Tarawneh R A, Börner A. Screening for drought tolerance in maize (Zea mays L.) germplasm using germination and seedling traits under simulated drought conditions. Plants (Basel). 2020, 9 (5): 565, pp. 2-23. Doi:10.3390/plants9050565.).

Maize is a cornerstone of food and nutritional security (FNS) for the Mesoamerican population, accounting for 61 % of consumed calories and serving as a significant source of protein (55. Poole N, Donovan J, Erenstein O. Agri-nutrition research: Revisiting the contribution of maize and wheat to human nutrition and health”. Food Policy. 2020, 101976. eng.. doi:10.1016/j.foodpol.2020.101976.). Moreover, maize is a multipurpose crop with high adaptability to diverse agroclimatic conditions (66. Sah R P, Chakraborty M, Prasad K, Pandit M, Tudu V K, Chakravarty M K, Narayan S C, Rana M, Moharana D. Impact of water deficit stress in maize: Phenology and yield components. Scientific Reports. 2020, 10:2944. Available from: https://doi.org/10.1038/s41598-020-59689-7 ).

Irrigation management determines when and how much to irrigate, based on crop water requirements, soil characteristics, and climatic conditions. However, the lack of irrigation scheduling tailored to climate, soil, and crop characteristics is one of the main causes of excessive irrigation water use (77. González O, Montaña A, López E, Sánchez S, Zambrano D E, Macías L M, Herrera M. Productividad del agua de riego en cultivos seleccionados de la región central de Cuba. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. 2020, 29 (1): (January-February-March, pp. 56-63). ISSN -1010-2760, E-ISSN: 2071-0054. Available from: http://scielo.sld.cu .).

There are irrigation strategies that allow for reduced frequency and volume of irrigation with minimal impact on conventional yields, provided they are validated at the local scale such as deficit irrigation based on phenological development (88. Mendoza C, Sifuentes I E, Ojeda B W, Macías C J. Response of surface-irrigated corn to regulated deficit irrigation. Ing. Agríc. Biosist. 2016,8: 29-40. DOI:10.5154/r.inagbi.2016.03.001 .). However, these strategies must be applied with a sound scientific foundation to avoid negative impacts on crop yield (99. Sifuentes E, Ojeda W, Macías J, Mendoza C, Preciado P. Déficit hídrico en maíz al considerar fenología, efecto en rendimiento y eficiencia en el uso del agua. Agrociencia. 2021,1 de abril - 16 de mayo,.p. 2009-2026. Available from: https://doi.org/10.47163/agrociencia.v55i3.2414 ), as yield results from the interactions within the soil-plant-atmosphere continuum over time. Understanding these interactions and describing the effects of climate on yield requires ongoing efforts to mitigate the negative impacts of climate variability (1010. Miranda del Fresno M C, y Confalone A. Influencia del clima en el rendimiento de maíz (Zea mays) en el centro de la provincia de Buenos Aires, Argentina. Cuban Journal of Agricultural Science. 2022, 56 (4). Available from: https://www.cjas.cience.com ).

The objective of this study was to evaluate the performance of maize cultivated under controlled deficit irrigation strategies in two distinct agroclimatic conditions.

Materials and Methods

Two trials, E1 and E2, were conducted under semi-controlled conditions in the central area of the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), geographically located at 22º58′00″N and 82°09′00″W, at an elevation of 130 m a.s.l. In April (E1) and October (E2) of 2021, twelve concrete containers were planted during each period. Each container measured 2.60 m in length and 0.60 m in width (1.56 m²) and was filled with Lixiviated Red Ferrallitic soil from the province of Mayabeque (1111. Hernández A, Pérez J M, Bosch I D, Castro S N. Clasificación de los suelos de Cuba. 93 p. 2015.), a region that forms part of the Habana-Matanzas karstic plain (1212. Castillo Y, González F, Hervis G, Hirán L, Cisneros E. Impacto del cambio climático en el rendimiento del maíz sembrado en suelo Ferralítico Rojo compactado”. Revista Ingeniería Agrícola. 2020,10 (1), e08, Enero-2020. Available from: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=586262449008 ).

In each container, seeds of maize cultivar P7928 were sown in two rows, with a spacing of 0.4 m between rows and 0.2 m between plants, totaling 26 plants per container.

Four irrigation treatments, detailed in Table 1, were tested and arranged in a randomized block design with three replications.

Irrigation was applied using an automated micro-sprinkler system, and valves installed along the lateral irrigation lines of each treatment regulated water delivery. The irrigation water during the experimental phase had a pH of 7.8 and an electrical conductivity (EC, dS m⁻¹) of 0.58.

Irrigation consisted of replenishing 100 % of the crop’s daily standard evapotranspiration (ETc) three times per week (Monday, Wednesday, and Friday). Plants received 100 % of ETc immediately before and after each irrigation suspension period (IS).

Reference evapotranspiration (ETo, mm), crop evapotranspiration (ETc, mm), and irrigation requirements (ETc = ETo × Kc) were estimated using CropWat 8.0. The model was updated with a 31-year (1990-2021) meteorological dataset from the Tapaste station (National Institute of Meteorology), located approximately 300 m from the experimental site. Monthly average values of all required climatic variables were used for the calculations.

The crop coefficients (Kc) applied were: Initial Kc = 0.62, Mid-season Kc = 1.00, Final Kc = 0.93 as proposed for the region (1313. FAO.: “Evapotranspiración del cultivo. Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos”. Estudio FAO Riego y Drenaje 56. Roma. 2006.).

Results and Discussion

The accumulated values of reference evapotranspiration (ETo) and effective rainfall recorded during the implementation of both trials are shown in Figure 1.

The difference in ETo between the two trials was 372.23 mm, representing a 41 % higher value in Trial 1 (E1). Regarding effective rainfall, the difference was 522.96 mm in favor of E1, which corresponds to a 71 % increase. By analyzing the differences between ETo and effective rainfall in both trials, it was found that in E1 the difference was 120.69 mm (1207 m³ ha⁻¹), and in E2 it was 301.36 mm (3014 m³ ha⁻¹). These results clearly indicate that the climatic water deficit was greater in E2.

Soil moisture content variations under different treatments are shown in Figure 2. In both trials, when irrigation was suspended during the vegetative growth stage (GS), soil moisture decreased by 36.6 and 36.1 %, respectively, compared to the control treatment (100 % of ETc). During the flowering stage (FS), the reduction was 33.45 and 39 %, and during the grain-filling stage (GFS), it reached 44.45 and 38 %, respectively.

In general, these values confirm the effectiveness of the applied irrigation strategies in terms of soil moisture retention at each of the studied stages, with levels around 60 % of field capacity, which is considered moderate water stress.

Table 2 presents the results of the application of regulated deficit irrigation (RDI) strategies on crop growth variables in both trials.

In this process, it was found that under GS in Trial 1 (E1), moderate water stress did not negatively affect the growth of any of the three evaluated variables. However, in Trial 2 (E2), reductions were observed in stem length and leaf number.

Water stress induced by irrigation suspension during flowering (FS) led to decreases in stem length and diameter only in E1.

Under GFS, the mean values of the three variables in E1 plants were higher, although statistically significant differences compared to control plants were observed only in stem diameter. In contrast, in E2, substantial reductions in stem length and leaf number were recorded compared to plants irrigated at 100 % of crop evapotranspiration (ETc).

The comparison of plant responses in both trials under identical RDI treatments suggests a notable influence of the higher climatic demand observed in Trial 2 (E2) on treatment effects, which led to reduced stem length and leaf emergence in GS2 and GFS2 compared to control plants.

Regarding the effects of different RDI treatments, (99. Sifuentes E, Ojeda W, Macías J, Mendoza C, Preciado P. Déficit hídrico en maíz al considerar fenología, efecto en rendimiento y eficiencia en el uso del agua. Agrociencia. 2021,1 de abril - 16 de mayo,.p. 2009-2026. Available from: https://doi.org/10.47163/agrociencia.v55i3.2414 ) working on the same crop with four RDI treatments and a control, reported reduced stem length when water stress was applied during the growth and maturation stages. In contrast, (1515. Lubajo BW, Karuku GN. Effect of deficit irrigation regimes on growth, yield, and water use efficiency of maize (Zea mays) in the semi-arid area of Kiboko, Kenya. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2022, 25: #034. Available from: http://doaj.org/toc ) found no differences in stem growth between maize plants irrigated at 100 and 25 % of field capacity (FC) under a climatic water deficit of 471.5 mm. However, when the deficit reached 607 mm, stem length decreased in all plants receiving less irrigation than those under the 100 % FC treatment.

As for leaf area and aboveground dry biomass of maize plants subjected to RDI at different developmental stages, results are shown in Figure 3. It was found that under GS, leaf area was negatively and significantly affected only in E2, while aboveground dry biomass was slightly reduced in both E1 and E2 compared to control plants.

Irrigation suspension during FS had virtually no negative effects on either leaf area or aboveground dry biomass. However, under GFS, leaf area was significantly reduced only in plants corresponding to E2.

This plant behavior clearly indicates that leaf area was more susceptible to irrigation suspension during the growth (GS) and grain filling (GFS) stages than shoot dry mass, especially in E2. In this regard, the results are consistent with those of (1616. Ma X, He Q, Zhou G. Sequence of Changes in Maize Responding to Soil Water Deficit and: Related Critical Thresholds”. Front. Plant Sci. 2018, 9:511. Available from: doi:10.3389/fpls.2018.00511), who, when evaluating the sequence of changes in maize plants in response to soil water deficit, found that leaf area was more sensitive to soil moisture deficiency, which in turn did not have a significantly direct effect on total biomass production. Some authors have identified drought tolerance traits such as limiting the growth of organs that increase transpiration and allocating more resources to the root system to improve water and nutrient uptake (44. Badr A, El-Shazly H H, Tarawneh R A, Börner A. Screening for drought tolerance in maize (Zea mays L.) germplasm using germination and seedling traits under simulated drought conditions. Plants (Basel). 2020, 9 (5): 565, pp. 2-23. Doi:10.3390/plants9050565.).

It is noteworthy that the moderate stress induced by the CDI treatments had a greater negative effect in E2, as observed in the previously analyzed variables.

Variations in RWC (Relative Water Content) and RCC (Relative Chlorophyll Content) of the plants under different treatments are shown in Figure 4. Plants that received 100 % of the crop evapotranspiration (ETc) showed RWC values between 89 and 95 %, while those under the three CDI treatments showed RWC values between 60 and 70 %, with statistically significant differences compared to the fully irrigated plants in both trials.

In GS, RCC values did not decrease compared to the control in either trial. In SF, RCC decreased only in E1, and in GFS, it decreased considerably in E1 and slightly in E2.

These results indicate that irrigation suspension at all three stages led to a significant reduction in RWC, mainly due to lower soil moisture affecting the plants under the CDI treatments.

Regarding CCR, the most unfavorable treatment for this variable was GFS in both E1 and E2. This behavior is mainly associated with the fact that GFS corresponds to the final stages of crop development, during which RCC naturally begins to decline. Furthermore, as noted by (1414. Song L, Jin J, He J. Effects of Severe Water Stress on Maize Growth Processes in the Field. Sustainability. 2019, 11, 5086. Available from: doi:10.3390/su11185086www.mdpi.com/journal/Sustainability., 1717. Anjum S A, Xie X, Wang L, Saleem M F, Man C H, Lei W. Morphological, physiological and biochemical responses of plants to drought stress”. African Journal of Agricultural Research. 2011, 6 (9), pp. 2026-2032, 4 May. 2011. ISSN 1991-637X ©2011 Academic Journals. DOI: 10.5897/AJAR10.027. Available from: http://www.academicjournals.org/AJAR ), the reduction in chlorophyll content under water stress conditions is a typical symptom of oxidative stress and may result from pigment photooxidation and degradation, leading to damage in the photosynthetic membrane, lower chlorophyll content, and consequently less efficient use of radiation.

By analyzing the values of the yield components (Table 3), it was found that in SC, both in E1 and E2, the 100-grain weight decreased, and in E1, the yield in grams per plant also declined. In SF plants, reductions were observed in both the 100-grain weight and grams per plant in both trials. As for GFS, moderate stress only caused a decrease in the 100-grain weight in E1 and in the number of rows per cob in E2.

With the application of CDI treatments at different stages, affecting yield variables and their components, it was found that the most sensitive stages to moderate water stress were, in general, the vegetative growth stage (GS1) and the flowering stage (FS1 and FS2), which caused significant reductions in 100-grain weight and yield in grams per plant.

Despite the considerably lower rainfall in E2, the impact of CDI treatments on yield-related variables and their components was lesser pronounced, especially in GS2 and GFS2. Studies conducted on the same crop indicated that reducing irrigation after the critical flowering period had little effect on maize yield (1818. Pradawet C, Khongdee N, Pansak W, Spreer W, Hilger T, Cadisch G. Thermal imaging for assessment of maize water stress and yield prediction under drought conditions. Journal Agronomy Crop Science. 2022, 00:1-15. DOI: 10.1111/jac.12582 ).

Regarding the potential effects of climatic water deficit (1515. Lubajo BW, Karuku GN. Effect of deficit irrigation regimes on growth, yield, and water use efficiency of maize (Zea mays) in the semi-arid area of Kiboko, Kenya. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 2022, 25: #034. Available from: http://doaj.org/toc ), it was found that when the deficit was 471.5 mm, there were no statistical differences in 100-grain weight between control plants (irrigated at 100 % of field capacity) and stressed plants (irrigated at 25 % of field capacity), nor in yield between the control and those irrigated at 50 % of field capacity. However, when water demand reached 607 mm, the 100-grain weight was higher in plants irrigated at 100 % of field capacity than in those at 25 %, and yield was greater in the 100 % treatment compared to the other treatments (75, 50, 25, and 0 % of field capacity).

Conclusions

The higher climatic demand observed in E2 had a negative effect primarily on the behavior of growth-related variables. The application of CDI strategies, involving a 15-day irrigation suspension during the three stages (GS, FS, and GFS) in maize cultivar P7928, led to significant reductions in soil moisture and Relative Water Content (RWC). Additionally, in GS, across both trials, the 15-day irrigation suspension caused reductions in shoot dry mass, leaf area, and 100-grain weight. In SF, there was a decrease in Relative Chlorophyll Content (RCC), 100-grain weight, and yield in grams per plant. In GFS, leaf area, RCC, and the number of rows per ear were reduced. Clearly, the growth stage (GS) was the most susceptible to irrigation suspension, while the grain filling stage (GFS) showed the least sensitivity to moderate water stress.