Cuban Journal of Agricultural Science Vol. 56, No. 4, October-December, 2022, ISSN: 2079-3480
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Pasture Science and other Crops

Strategic fertilization in Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought in the western region of Cuba

 

iDR. S. Herrera1Instituto de Ciencia Animal. C. Central km 47 ½, San José de las Lajas, Mayabeque, Apdo 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba*✉:rsherrera48@gmail.com


1Instituto de Ciencia Animal. C. Central km 47 ½, San José de las Lajas, Mayabeque, Apdo 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

 

* Email:rsherrera48@gmail.com

The influence of strategic fertilization with nitrogen (150 kgN/ha) applied in the rainy season in Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought (CT-600, CT-601, CT-602, CT-603, CT-604, CT-605, CT-608 y CT-609) compared with CT-115 as control was studied. A random block design with five replications was used. In the dry season only CT-604 had the highest (P<0.001) dry matter percentage of leaf, stem and the hole plant. The highest (P<0.001) leaves content was showed by CT-605 (60.07 and 60.17 % in the rainy and dry season, respectively). The varieties CT-605, CT-608 and CT-609 (5.0, 5.6 and 5.2 tDM/ha, respectively) exceeded (P<0.001) the yield of CT-115 (3.4 tDM/ha) in the dry season. The leaf area varied (P<0.001) between varieties, while CT-604 showed the lower population (P<0.001) in both climatic seasons (7.2 and 4.6 tillers/5min the dry and rainy season, respectively). The varieties CT-605, CT-608 and CT-609 increased their yield in the dry season with adequate leaves contents and adequate population. It is suggest expanding this information with the chemical composition and extending these varieties in the western region, always you had the nitrogenous fertilizer.

Key words: 
Cenchrus, yields, leaves, population

Received: 28/5/2022; Accepted: 29/7/2022

There are no conflicts of interest between the authors

Authors contribution: R. S. Herrera: Conceptualization, Research, Formal Analysis, Writing - original draft

CONTENT

Due to the extension reached by Cenchrus purpureus in the tropical world, several are the countries, universities and research centers that study the varieties from this genus, including those obtaining through genetic improvement programs using different methods (Herrera and Martínez 2015 Herrera, R.S. & Martínez, R. O. 2015. Mejoramiento genético. En: Producción de biomasa de variedades y clones de Pennisetum purpureum para la ganadería. p. 13-32. Capítulo II. ISBN: 978-959-7171-67-6. Ed. R.S. Herrera, EDICA, Mayabeque, Cuba. , Guimaraes de Favare et al. 2019Guimaraes de Favare, H., Goncalves de Abreu, J., Vieira de Barros, L., Gomes da Silva, F., Mendes Ferreira, L.M., Aparecido Barelli, M.A., Martins da Silva Neto, I., Avelino Cabral, C. E., Peixota, W.M., da Silva Campos, F.I., da Silva Ledo, F.J., Ribeiro da Silva, V. Q. & Santos Herrera, L. D. 2019. ¨Effect of Elephant grass genotypes to bioenergy production¨. Journal of Experimental Agriculture International, 38 (1):1-11. ISSN: 2457-0591.DOI:10.9734/JEAI/2019/v38i130289., Sinche et al. 2021Sinche, M., Kannan, B., Paudel, D., Corsxato, C., Lopez, Y., Wang, J. & Altpeter, F. 2021. "Development and characterization of Napier grass (Cenchrus purpureus Schumach) mapping population for flowering-time-and biomas-related traits reveal individuals with exceptional potential and hybrid vigor". GCB Bioenergy, 1: 1561-1575. ISSN: 1757-1707, https://doi.org/10.1111/gcbb.12876., Vander Pereira et al. 2021Vander Pereira, A., de Andrade Lira, M., Campolina Machado, J., de Miranda Gomide, C.A., Martins, C.E., da Silva Ledo, F.J. & Figueiredo Daher, R. 2021. "Elephant grass, a tropical grass for cutting and grazing" Revista Brasileira de Ciencias Agrarias, 16(3) e9317, ISSN: 1961-0997. DOI 10.5039lagraria.v18i3a9317. and Lire Wachamo 2022Lire Wachamo, H. 2022. Diversity and genome-wide association in napier grass (Cenchrus purpureus L.) collections for agronomic and drought-tolerance related traits. MSc. Thesis. Hawassa University, Hawassa, Ethiopia.).

At the Instituto de Ciencia Animal were obtained, by in vitro tissue culture, new C. purpureus varieties tolerant to drought and salinity (Herrera et al. 2003Herrera, R.S., Chaple, Z., Cruz, A. M., Romero, A. & García, M. 2003. "Obtainment of Pennisetum purpureum plantlets resistant to drought and salinity. Technical note". Cuban J. Agric. Sci. 37:187-189. ISSN: 2079-3472.) and were evaluated in the western region of the country (Granma), those tolerant to drought (Díaz 2007Díaz, D. 2007. Evaluación agronómica de nuevas variedades de Pennisetum purpureum en condiciones de sequía del Valle del Cauto. Tesis de Maestría. IIA Jorge Dimitrov, Granma., Ray et al. 2016Ray, J., Herrera, R. S., Benítez, D., Díaz, D. & Arias, R. 2016. "Multivariate analysis of the agronomic performance and forage quality of new clones of Pennisetum purpureum drought tolerant in Valle del Cauto, Cuba". Cuban J. Agric. Sci. 50:639-648. ISSN: 2079-3472. and Arias et al. 2018 Arias, R. C., Ledea, J. L., Benítez1, D. G., Ray, J. V. & Ramírez de la Ribera, J. L. 2018. ¨Performance of new varieties of Cenchrus purpureus, tolerant to drought, during dry period¨. Cuban J. Agric. Sci, 52(2): 203-214, ISSN: 2079-3472., 2019aArias, R.C., Reyes, J. J., Ledea, J. L., Benítez, D. G., Ray, J. V. & Hernández, L. G. 2919a. ¨Agro productive response of new varieties of Cenchrus purpureus¨. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 22: 79-86, ISSN: 1870-0462. bArias, R.C., Reyes, J. J., Ray, J. V., Benítez, D. G., Hernández, L. G. & Ledea, J. L. 2019b. ¨Morphometric indicators in new megatermal varieties of Cenchrus purpureus tolerant to water stress¨. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 22: 115-125, ISSN: 1870-0462.) and to medium soil salinity (Ledea et al. 2017Ledea Rodríguez, J. L., Benítez Jiménez, D. G., Arias Pérez, R. C. & Guerra Manso, A. 2017. "Comportamiento agronómico de cultivares de Cenchrus purpureus tolerantes a la salinidad". Rev. prod. anim., 29 (3):18-28. ISSN 2224-7920., Álvarez et al. 2019Álvarez Báez, Y., Herrera García, R. S., Méndez Martínez, Y., Ramírez de la Ribera, J. L. & Verdecia Acosta, D. M. 2019. "Evaluation of Cenchrus purpureus varieties with salinity tolerance in Valle del Cauto, Cuba. Agronomic performance". Cuban J. Agric. Sci. 53(2): 169-176. ISSN: 2079-3472. and Álvarez 2021Álvarez Báez, Y. 2021. Comportamiento productivo de nuevas variedades de Cenchrus purpureus en el Valle del Cauto, Cuba. Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Veterinarias, Universidad de Granma, Cuba. ) showed promising results.

However, in the western region of the country with a rainfall pattern up to 1400 mm annual (Herrera et al. 2018Herrera, R.S., García, M. & Cruz, A. M. 2018. "Study of some climate indicators at the Institute of Animal Science from 1967 to 2013 and their relation with grasses". Cuban J. Agric. Sci, 52(4): 411-421, ISSN: 2079-3472.), the drought tolerant varieties did not show an effective response, due to the high rainfall volume during the dry season (Herrera 2022Herrera, R. S. 2022. "Evaluation of Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought in the western region of Cuba". Cuban J. Agric. Sci, 56(2): 1-9, ISSN: 2079-3472.). These evaluations were made without irrigation and fertilization as same in Granma province.

These elements determined the questioning about of what could be their performance if during the rainy season, strategic nitrogen fertilization were applied and irrigation were not used in the dry season, which was the objective of this research.

Materials and Methods

 

Location. The experiment was carried out at the Miguel Sistachs Naya pasture station belonging to Instituto de Ciencia Animal, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. The rainfalls and temperature during the experimental stage are shown in table 1.

Table 1.  Some climate indicators during the experimental stage
Indicator Months
J F M A M J J A S O N D
Min.t, °C 10.0 19.4 20.2 20.0 21.1 22.5 20.7 20.6 20.5 20.1 16.8 17.5
Max.t, °C 24.3 26.0 29.2 27.3 30.9 27.9 27.3 31.9 31.3 30.5 26.0 25.0
A.t, °C 18.7 22.1 25.2 25.0 25.0 25.3 25.8 24.7 25.5 24.8 21.5 22.9
Rain, mm 12.0 46.0 37.0 62.0 234.0 151.0 180.0 383.0 152.0 44.0 51.0 55.0

Min.t: minimum temperature Max.t: maximum temperature A.t: average temperature

Experimental design and treatments. A random block design with five replications was used. A total of eight Cenchrus purpureus varieties (CT-600, CT-601, CT-602, CT-603, CT-604, CT-605, CT-608 and CT-609) drought tolerant obtained by in vitro tissue culture (Herrera et al. 2003Herrera, R.S., Chaple, Z., Cruz, A. M., Romero, A. & García, M. 2003. "Obtainment of Pennisetum purpureum plantlets resistant to drought and salinity. Technical note". Cuban J. Agric. Sci. 37:187-189. ISSN: 2079-3472.) were evaluated and compared with C. purpureus CT-115 which was its parent. During the dry season was fertilized with 150 kgN/ha fractionated in three times (50 kgN/ha/application) and phosphoric and potassium fertilizer was not used. The soil was Typical Red Ferralitic (Hernández et al. 2015Hernández, J. A., Pérez, J. J. M., Bosch, I. D. & Castro, S. N. 2015. Clasificación de los suelos de Cuba. Ed. Ediciones INCA, Mayabeque, Cuba. 93p. ISBN 978-959-7023-77-7.) and its composition appears in table 2.

Table 2.  Chemical composition of the soil in the experimental area
pH mg/100g OM, % Total salts, %
KCl H2O P2O5 K2O
4.9 6.7 2.9 7.8 3.0 0.39

Procedure. During the dry season, conventional soil preparation was performed and the plantation was carried out in the rainy season at a distance of 1m between rows. Plots of 25 m2 were delimited for each varieties and in each of them the same number of buds were distributed to guarantied the population homogeneity. The seed had five months and belongs to the germplasm bank from the Station. After one hundred and fifty days of sowing the establishment cut was made. From that moment cuts every 60 and 90 days were carried out in the rainy and dry season, respectively at a height of 10cm above soil level. The fertilizer was applied after each cut in the rainy season. Irrigation was not used during the dry season. The experiment lasted a year.

Sampling were carried out in the central rows leaving free the two of the plots side as border effect, for 15 m2 of harvestable area. In this area a total of five tillers were taken as sampling units and in each of them were measured: height, dry matter percentage of leaves, stems and whole plant, percentage of leaves and stems, length and wide of the fourth leaf completely open, number of green leaves per stem, foliar area, dry matter yield and population. All was performed according to the methodology described by Herrera (2006)Herrera, R.S. 2006. Fisiología, calidad y muestreos. En: Fisiología, producción de biomasa y sistemas silvopastoriles en pastos tropicales. Abono orgánico y biogás. p 1-108. Tomo I. ISBN: 959-7171-04-X. Eds. R.S. Herrera, I. Rodríguez y G. Febles. Instituto de Ciencia Animal, La Habana..

Statistical analysis. The database was created and analysis of variance was performed (Di Rienzo et al. 2012Di Rienzo, J.A., Casanoves, F., Balzarini, M.G., González, L., Tablada, M. & Robledo, C.W. 2012. InfoStat. Version 2012 [Windows]. Grupo InfoStat, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. Available: http://www.infostat.com.ar.) according to the experimental design and the mean values were compared according to Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.. The theoretical assumptions of the analysis of variance were verified for all the variables, based on the Shapiro and Wilk (1965)Shapiro, S. & Wilk, B. 1965. "An análisis of variante test for normalita (complete simples)". Biometrika, 52(3&4):591-611, ISSN: 0006-3444. https://doi.org/10.2307/2333709. tests for the normality of errors and Levene (1960)Levene, H. 1960. Robust tests for the equality of variance. Contributions to Probability and Statistics. Ed. Stanford. Univesity Press, California, USA, pp. 278-292. for the variance homogeneity and there was only the need to transform the variables number of leaves per stem and population using √x.

Results

 

The plants height differs (P <0.001) between varieties in both climatic seasons and CT-603 showed the lower value in both seasonal periods. However, drew the attention that the height of varieties was numerically higher, in general, in the rainy season (table3).

Table 3.  Height (cm) of varieties in both seasonal periods
Variety Dry season Rainy season
CT-115 86.3de 60.8ab
CT-600 68.3ab 58.5ab
CT-601 80.0bcd 66.8ab
CT-602 73.0abc 88.8d
CT-603 66.5ª 56.0a
CT-604 104.5f 73.7bcd
CT-605 66.5c 81.2cd
CT-608 97.5ef 80.2cd
CT-609 82.7d 71.4abc
EE± 4.1*** 5.3***

abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478. *** P<0.001

There were differences (P <0.05) in the dry matter percentage of leaf, stem and the whole plant between the varieties in both seasonal periods and the highest value, in general, was recorded by CT-604 (table 4). It is of highlighted, that plants had lower dry matter content in the dry season.

Table 4.  Dry matter percentage of leaves, stem and whole plant of the varieties in both climatic seasons
Variety Dry season Rainy season
Leaf Stem Plant Leaf Stem Plant
CT-115 21.50a 11.78ab 15.66ab 19.82a 12.58a 16.01a
CT-600 22.00a 12.13b 14.54a 20.45a 14.46bc 17.29a
CT-601 22.48a 11.98b 15.85ab 20.16a 13.80ab 16.82a
CT-602 22.65a 12.54b 16.56bc 22.74c 18.57c 19.07b
CT-603 21.62a 11.39ab 16.42bc 20.99ab 13.98ab 17.11a
CT-604 32.00b 31.64d 30.69d 21.96bc 13.41ab 16.07a
CT-605 21.31a 10.74a 14.97a 20.94ab 13.10ab 16.73a
CT-608 22.43a 13.74c 17.61c 20.88ab 13.72ab 16.77a
CT-609 23.96a 14.62c 17.60c 21.16ab 14.44bc 17.14a
EE± 0.98*** 0.39*** 0.50*** 0.43*** 0.29** 0.50**

abcd Values with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

In the rainy season the amount of leaves did not varied between varieties, but in the dry season the highest value (P<0.01) was recorded by CT-605 and did not differ of CT-601, CT-602 and CT-603, while CT-115 only reached 50.7 %. For the stem content there were differences between varieties in both seasonal periods and the performance was variable, but, in general, during the rainy season recorded the highest values (table 5).

Table 5.  Values (%) of leaves and stems of varieties in both seasonal periods
Variety Dry season Raint season
Leaf Stem Leaf Stem
CT-115 50.7ab 41.4ª 32.02 54.61ª
CT-600 44.1ª 40.7ª 30.84 55.14ª
CT-601 52.9abc 47.0ab 31.30 55.19ª
CT-602 56.1bc 43.9ab 30.30 61.28ab
CT-603 53.5abc 43.5ab 31.24 62.22ab
CT-604 47.3ab 52.6b 30.84 57.70ab
CT-605 60.2c 39.8ª 30.53 57.30ab
CT-608 45.7ª 49.1ab 30.61 60.21ab
CT-609 48.3ab 45.9ab 31.21 63.79b
EE ± 2.9** 3.2* 0.49 NS 1.99**

abcValues with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

* P<0.05 ** P<0.01 NS: Not significant

In the dry season the length leaves of CT-604 only differ (P<0.001) of all variables with the lower value (48.75 cm) while, in the rainy season the highest values were obtained in CT-605, CT-608 and CT-609 (82.33, 82.50 and 83.17 cm, respectively). In both seasonal periods the varieties CT-605, CT-608 and CT-609 recorded the higher (P<0.001) leaves width (table 6).

Table 6.  Leaves characteristics in both seasonal periods
Variety Dry season Raint season
Leaf Stem Leaf Stem
CT-115 94.75b 70.50a 2.73bc 1.82a
CT-600 94.50b 71.67ab 3.08cde 1.93a
CT-601 95.25b 79.50abc 2.88cd 2.04ab
CT-602 93.75b 76.67abc 2.78bc 1.99a
CT-603 96.75b 73.33abc 2.48b 1.94a
CT-604 48.75a 81.67bc 1.50a 3.28d
CT-605 97.25b 82.33bc 3.50f 2.52c
CT-608 96.75b 82.50c 3.73e 2.49c
CT-609 95.75b 83.17c 3.23def 2.41bc
EE ± 2.77*** 3.36* 0.11*** 0.13***

abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.)

* P<0.05 *** P<0.001

The number of leaves per stem did not differ between varieties in both seasonal periods with a range of values between 4.97 and 6.02 in the dry season and between 6.25 and 7.23 in the rainy season.

There were differences (P<0.001) between varieties in leaf area/stem. In the dry season CT-604 variety showed the lower value, while in the rainy season recorded the higher area (table 7).

Table 7.  Leaf area/stem (cm2) of varieties in both seasonal periods
Variety Dry season Rainy season
CT-115 1841.48c 923.09ª
CT-600 1403.37b 978.68ª
CT-601 1459.88bc 1143.62abc
CT-602 1419.91b 961.48ª
CT-603 1686.96bc 1015.92ab
CT-604 486.28ª 1839.63d
CT-605 1523.72bc 1475.12c
CT-608 1654.04bc 1374.86bc
CT-609 1523.72bc 1278.90abc
EE± 124.64*** 126.08***

abcdValues with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

*** P<0.001

The dry matter yield in both seasonal periods and in the annual total differed (P<0.001) between varieties. In the dry season the higher values were reached by the varieties CT-605, CT-608 and CT-609 and the lower value was to CT-115. In the rainy season the lower value was to CT-605. In the annual total CT-608 reached the highest (P<0.001) yield with 19.06 t DM/ha (table 8).

Table 8.  Yields (DM t/ha) of varieties
Variety Dry season Rainy season Anual total
CT-115 3.42ª 11.26ab 14.68de
CT-600 3.47ª 10.53ab 14.00ef
CT-601 4.70bc 11.93b 16.63bc
CT-602 4.43abc 12.70b 17.13b
CT-603 3.66ab 11.64b 15.30cd
CT-604 4.53abc 12.89b 17.42b
CT-605 5.01c 8.55ª 13.56f
CT-608 5.64c 13.42b 19.06ª
CT-609 5.25c 11.11ab 16.36bc
EE ± 0.40*** 0.68*** 0.50***

abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

***P<0.001

The population at the beginning of the experi-ment varied between varieties in a close range (7.3-10.2 tillers/5 m) and the lower value (P<0.001) was to CT-604. When finish the experimental stage, there were not differences between varieties (table 9).

Table 9.  Population (tillers/5 m) at the beginning and end of the experimen-tal stage
Variety Biginning End
CT-115 3.2c (10.2) 3.22 (10.73)
CT-600 3.0bc (9.0) 2.99 (8.52)
CT-601 3.0bc (9.0) 3.16 (9.85)
CT-602 3.2c (10.2) 2.99 (9.36)
CT-603 3.1bc (9.6) 2.99 (8.78)
CT-604 2.7ª (7.3) 3.10 (9.40)
CT-605 3.0bc (9.0) 3.07 (9.53)
CT-608 3.1bc (9.6) 3.10 (9.60)
CT-609 2.9b(8.4) 4.21(10.43)
SE ± 0.07*** 0.06 NS

abcValues with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478. ***P<0.001 ( ) Real values NS: Not significant

Discussion

 

Height is an indicator of development degree and physiological state of the plant and depends on variables as fertilization, irrigation, soil, climate and varieties, among other factors. This is an indicator useful in improvement programs for varieties selection (Jabessa et al. 2022Jabessa, T., Bekele, K., Tesfaye, G. & Amare, Z. 2022. "Evaluation of Elephant Grass (Pennisetum purpureum L) Accessions for Their Agronomic Performances in Lowland Areas of Guji Zone, Southern Oromia, Ethiopia". American Journal of Biological and Environmental Statistics, 8(1): 31-35 ISSN: 2471-979X doi: 10.11648/j.ajbes.20220801.14.).

In the western region of Cuba, Arias et al. (2019aArias, R.C., Reyes, J. J., Ledea, J. L., Benítez, D. G., Ray, J. V. & Hernández, L. G. 2919a. ¨Agro productive response of new varieties of Cenchrus purpureus¨. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 22: 79-86, ISSN: 1870-0462. b)Arias, R.C., Reyes, J. J., Ray, J. V., Benítez, D. G., Hernández, L. G. & Ledea, J. L. 2019b. ¨Morphometric indicators in new megatermal varieties of Cenchrus purpureus tolerant to water stress¨. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 22: 115-125, ISSN: 1870-0462. reported that in both seasonal periods the height showed significant differences between Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought. Similar performance shows Herrera (2022)Herrera, R. S. 2022. "Evaluation of Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought in the western region of Cuba". Cuban J. Agric. Sci, 56(2): 1-9, ISSN: 2079-3472. when evaluating the same varieties in the western region of Cuba. In both researchers was clearly showed the genotype-environmental effect, since numerical values were different in both regions and this was fulfilled in the results of this experiment.

On the other hand, it is important to highlight that the plants height was superior in the dry season regard to the rainy season. This is logical and can be attributing to two main elements: the residual effect of nitrogen fertilization in the rainy season and the differences of regrowth age between both seasonal periods.

The values of dry matter percentage of the whole plant were in the range of the reported by Díaz (2007)Díaz, D. 2007. Evaluación agronómica de nuevas variedades de Pennisetum purpureum en condiciones de sequía del Valle del Cauto. Tesis de Maestría. IIA Jorge Dimitrov, Granma. and Herrera (2013)Herrera, R.S. 2013. Clones de Pennisetum purpureum tolerantes a la sequía y salinidad. XXIII Reunión de la Asociación Latinoamericana de Producción Animal y IV Congreso Internacional de Producción Animal Tropical. CD-ROM. in the evaluation of these varieties in the eastern and western region, respectively. However, the CT-604 showed high value which is probable that indicate certain sensitive to maintain the adequate water balance under stress conditions, aspect that should be depth study in future researchers. On the other hand, Maleko et al. (2019)Maleko, D., Mwilawa, A., Msalya, G., Pasape, L. & Mtei, K. 2019. "Forage growth, yield and nutritional characteristics of four varieties of napier grass (Pennisetum purpureum Schumach) in the west Usambara highlands, Tanzania". Scientific African 6 e00214. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2019.e00214. when evaluating these indicators found values variability between Napier varieties. These indicators depend on different factors which are climatic elements, specially relative humidity and rainfalls. These elements made the plant to be forced to maintain their water balance and therefore, they give variability to the dry matter content of the leaf, stem and the whole plant.

Alves et al. (2022)Alves, J. P., Mendes, S. S., Galeano, E. S., Orrico Junior, M. A. P., Fernandes, T., Retore, M., Orrico, A. C. A. & Lopes, L. da S. 2022. "Forage Production and Quality of BRS Capiaçu as a Response of Cutting Age and Nitrogen Application". Tropical Animal Science Journal, 45(2):179-186. ISSN 2615-787X. DOI: https://doi.org/10.5398/tasj.2022.45.2.179. reported that Napier leaves content varied with the regrowth age and the fertilization, while Herrera (2020)Herrera, R. S. 2020. Obtención y evaluación de clones de Cenchrus purpureus con Tolerancia a la sequía y salinidad. Capítulo 9. pp 162-183. Editoras: Milagros de la C. Milera Rodríguez, Tania Sánchez Santana y Martha Hernández Chávez. Editorial Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, Matanzas, Cuba. ISBN: 978-959-7138-44-0 Versión impresa ISBN: 978-959-7138-45-7 Versión digital. when evaluating Cenchrus varieties tolerant to drought found differences between them in leaves value and the highest values were recorded, in general, during the rainy season and showed their decrease with the production time. On the other hand, it was encouraging that CT-605 showed the highest leaves content in the dry season. This could be a positive aspect of this variety since, despite the high value of leaves content, the dry matter percentage is relatively low, which show the existence of an adequate mechanism to maintain water balance in the plant and to avoid high transpiration.

Guimarães de Favare et al. (2019)Guimaraes de Favare, H., Goncalves de Abreu, J., Vieira de Barros, L., Gomes da Silva, F., Mendes Ferreira, L.M., Aparecido Barelli, M.A., Martins da Silva Neto, I., Avelino Cabral, C. E., Peixota, W.M., da Silva Campos, F.I., da Silva Ledo, F.J., Ribeiro da Silva, V. Q. & Santos Herrera, L. D. 2019. ¨Effect of Elephant grass genotypes to bioenergy production¨. Journal of Experimental Agriculture International, 38 (1):1-11. ISSN: 2457-0591.DOI:10.9734/JEAI/2019/v38i130289., Jabessa et al. (2022)Jabessa, T., Bekele, K., Tesfaye, G. & Amare, Z. 2022. "Evaluation of Elephant Grass (Pennisetum purpureum L) Accessions for Their Agronomic Performances in Lowland Areas of Guji Zone, Southern Oromia, Ethiopia". American Journal of Biological and Environmental Statistics, 8(1): 31-35 ISSN: 2471-979X doi: 10.11648/j.ajbes.20220801.14. and Tesfaye Atumo et al. (2022)Tesfaye Atumo, T., Gudero Mengesha, G., Fanta Heliso, M. & Kebede Kalsa, G. 2022. "Yield Dynamics and Nutrient Quality of Napier Grass (Pennisetum purpureum) Varieties under Consecutive Harvests". Ethiopian Journal of Science and Sustainable Development, 9 (1),1-9 e-ISSN 2663-3205. reported the high variability of length and width of leaves as a result of Napier variety effect, location and season of the year. In addition, these indicators are considered essentials in the evaluation of new varieties. This same performance was obtained in this research and it is important to add that, these leaves indicators are basics in the physiology and metabolism of the plant because it is the place where photosynthesis is performed.

These varieties yields are in the range of values obtained by Herrera et al. (2012)Herrera, R.S., García, M., Cruz, A. M. & Romero, A. 2012. "Assessment of Pennisetum purpureum clones obtained by in vitro tissue culture". Cuban J. Agric. Sci. 46:427- 434. ISSN: 2079-3472. and Álvarez et al. (2013)Álvarez, A., Herrera, R.S., Díaz, L. & Noda, A. 2013. "Influence of rainfall and temperature on biomass production of Pennisetum purpureum clones". Cuban J. Agric. Sci. 47:413-417. ISSN: 2079-3472. when evaluating, without irrigation and fertilization, Cenchrus purpureus varieties obtaining by tissue culture from CT-115 and were characterized by having better agronomic indicators than it partners, although three of the studied varieties (CT-605, CT-608 and CT-609) achieved higher yields, especially during the dry season. The above is determined by fertilization effect on the rainy season, because when previously evaluating (Herrera 2022Herrera, R. S. 2022. "Evaluation of Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought in the western region of Cuba". Cuban J. Agric. Sci, 56(2): 1-9, ISSN: 2079-3472.) these same varieties without fertilization there was not the mentioned response.

On the other hand, Ray et al. (2016)Ray, J., Herrera, R. S., Benítez, D., Díaz, D. & Arias, R. 2016. "Multivariate analysis of the agronomic performance and forage quality of new clones of Pennisetum purpureum drought tolerant in Valle del Cauto, Cuba". Cuban J. Agric. Sci. 50:639-648. ISSN: 2079-3472. evaluated under drought conditions (800 mm annual rainfall) a group of Cenchrus varieties drought tolerant and among the ones that showed the best results are studied in this research. This means that, when the plant nutrition increase through strategic fertilization, the plant nutritional profile favorable changes to the best adaptation to water stress.

The previous was showed by Herrera et al. (2016) Herrera, R. S., García, M. & Cruz, A. 2016. "Relación entre algunos indicadores climáticos con la altura, rendimiento y población de clones de Pennisetum purpureum". Avances en Investigación Agropecuaria 20(2): 33-41. ISSN: 2683 1716. when performing a study of relation between climatic factors and the yield of Pennisetum varieties. These authors point out that the Pearson correlation coefficients between yield and rain or their distributions are specific for each climatic season and this showed that the plant has the particular ability of adapting to volume and rain distribution.

On the other hand, population varied in a closely range and these varieties, above all the promising, maintained the same population during the experimental period and strengthens the previous.

The previous show the need to carry out the economic valuation of the obtained results in this study, since it is possible to produce forage during the dry season with the varieties CT-605, CT-608 and CT-609 with productivity superior to the species currently used.

Acknowledgments

 

Thanks to the technicians M. García and Ana M. Cruz for their attention to the experiment, the sampling, the processing of samples and the analysis of the results.

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Cuban Journal of Agricultural Science Vol. 56, No. 4, October-December, 2022, ISSN: 2079-3480
 
Ciencia de los Pastos y otros Cultivos

Fertilización estratégica en variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía en la región occidental de cuba

 

iDR. S. Herrera1Instituto de Ciencia Animal. C. Central km 47 ½, San José de las Lajas, Mayabeque, Apdo 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba*✉:rsherrera48@gmail.com


1Instituto de Ciencia Animal. C. Central km 47 ½, San José de las Lajas, Mayabeque, Apdo 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

 

* Email:rsherrera48@gmail.com

Se estudió la influencia de la fertilización estratégica con nitrógeno (150 kgN/ha) aplicada en el período lluvioso en variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía (CT-600, CT-601, CT-602, CT-603, CT-604, CT-605, CT-608 y CT-609) comparados con el CT-115 como testigo. Se empleó un diseño de bloques al azar con cinco réplicas. En el período poco lluvioso solo el CT-604 tuvo el mayor (P<0.001) por ciento de materia seca de la hoja, el tallo y la planta íntegra. El mayor (P<0.001) contenido de hojas lo presentó el CT-605 (60.07 y 60.17 % en el período lluvioso y poco lluvioso, respectivamente). Las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 (5.0, 5.6 y 5.2 tMS/ha, respectivamente) superaron (P<0.001) el rendimiento del CT-115 (3.4 tMS/ha) en el período poco lluvioso. El área foliar varió (P<0.001) entre las variedades, mientras que la menor población (P<0.001) la presentó el CT-604 en ambas estaciones climáticas (7.2 y 4.6 macollas/5m en el período poco lluvioso y lluvioso, respectivamente). Las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 incrementaron su rendimiento en el período poco lluvioso con apropiados contenidos de hojas y adecuada población. Se sugiere ampliar esta información con la composición química y extender estas variedades en la región occidental, siempre que se disponga de fertilizante nitrogenado.

Palabras clave: 
Cenchrus, rendimientos, hojas, población

Debido a la difusión alanzada por Cenchrus purpureus en el mundo tropical, varios son los países, universidades y centros de investigación que estudian las variedades de este género, incluidas las obtenidas mediante programas de mejora genética empleando diferentes métodos (Herrera y Martínez 2015 Herrera, R.S. & Martínez, R. O. 2015. Mejoramiento genético. En: Producción de biomasa de variedades y clones de Pennisetum purpureum para la ganadería. p. 13-32. Capítulo II. ISBN: 978-959-7171-67-6. Ed. R.S. Herrera, EDICA, Mayabeque, Cuba. , Guimaraes de Favare et al. 2019Guimaraes de Favare, H., Goncalves de Abreu, J., Vieira de Barros, L., Gomes da Silva, F., Mendes Ferreira, L.M., Aparecido Barelli, M.A., Martins da Silva Neto, I., Avelino Cabral, C. E., Peixota, W.M., da Silva Campos, F.I., da Silva Ledo, F.J., Ribeiro da Silva, V. Q. & Santos Herrera, L. D. 2019. ¨Effect of Elephant grass genotypes to bioenergy production¨. Journal of Experimental Agriculture International, 38 (1):1-11. ISSN: 2457-0591.DOI:10.9734/JEAI/2019/v38i130289., Sinche et al. 2021Sinche, M., Kannan, B., Paudel, D., Corsxato, C., Lopez, Y., Wang, J. & Altpeter, F. 2021. "Development and characterization of Napier grass (Cenchrus purpureus Schumach) mapping population for flowering-time-and biomas-related traits reveal individuals with exceptional potential and hybrid vigor". GCB Bioenergy, 1: 1561-1575. ISSN: 1757-1707, https://doi.org/10.1111/gcbb.12876., Vander Pereira et al. 2021Vander Pereira, A., de Andrade Lira, M., Campolina Machado, J., de Miranda Gomide, C.A., Martins, C.E., da Silva Ledo, F.J. & Figueiredo Daher, R. 2021. "Elephant grass, a tropical grass for cutting and grazing" Revista Brasileira de Ciencias Agrarias, 16(3) e9317, ISSN: 1961-0997. DOI 10.5039lagraria.v18i3a9317. y Lire Wachamo 2022Lire Wachamo, H. 2022. Diversity and genome-wide association in napier grass (Cenchrus purpureus L.) collections for agronomic and drought-tolerance related traits. MSc. Thesis. Hawassa University, Hawassa, Ethiopia.).

En el Instituto de Ciencia Animal se obtuvieron, mediante el cultivo de tejidos in vitro, nuevas variedades de C. purpureus tolerantes a la sequía y salinidad (Herrera et al. 2003Herrera, R.S., Chaple, Z., Cruz, A. M., Romero, A. & García, M. 2003. "Obtainment of Pennisetum purpureum plantlets resistant to drought and salinity. Technical note". Cuban J. Agric. Sci. 37:187-189. ISSN: 2079-3472.) y se evaluaron en la región oriental del país (Granma), las tolerantes a la sequía (Díaz 2007Díaz, D. 2007. Evaluación agronómica de nuevas variedades de Pennisetum purpureum en condiciones de sequía del Valle del Cauto. Tesis de Maestría. IIA Jorge Dimitrov, Granma., Ray et al. 2016Ray, J., Herrera, R. S., Benítez, D., Díaz, D. & Arias, R. 2016. "Multivariate analysis of the agronomic performance and forage quality of new clones of Pennisetum purpureum drought tolerant in Valle del Cauto, Cuba". Cuban J. Agric. Sci. 50:639-648. ISSN: 2079-3472. y Arias et al. 2018 Arias, R. C., Ledea, J. L., Benítez1, D. G., Ray, J. V. & Ramírez de la Ribera, J. L. 2018. ¨Performance of new varieties of Cenchrus purpureus, tolerant to drought, during dry period¨. Cuban J. Agric. Sci, 52(2): 203-214, ISSN: 2079-3472., 2019aArias, R.C., Reyes, J. J., Ledea, J. L., Benítez, D. G., Ray, J. V. & Hernández, L. G. 2919a. ¨Agro productive response of new varieties of Cenchrus purpureus¨. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 22: 79-86, ISSN: 1870-0462. bArias, R.C., Reyes, J. J., Ray, J. V., Benítez, D. G., Hernández, L. G. & Ledea, J. L. 2019b. ¨Morphometric indicators in new megatermal varieties of Cenchrus purpureus tolerant to water stress¨. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 22: 115-125, ISSN: 1870-0462.) y las tolerantes a mediana salinidad del suelo (Ledea et al. 2017Ledea Rodríguez, J. L., Benítez Jiménez, D. G., Arias Pérez, R. C. & Guerra Manso, A. 2017. "Comportamiento agronómico de cultivares de Cenchrus purpureus tolerantes a la salinidad". Rev. prod. anim., 29 (3):18-28. ISSN 2224-7920., Álvarez et al. 2019Álvarez Báez, Y., Herrera García, R. S., Méndez Martínez, Y., Ramírez de la Ribera, J. L. & Verdecia Acosta, D. M. 2019. "Evaluation of Cenchrus purpureus varieties with salinity tolerance in Valle del Cauto, Cuba. Agronomic performance". Cuban J. Agric. Sci. 53(2): 169-176. ISSN: 2079-3472. y Álvarez 2021Álvarez Báez, Y. 2021. Comportamiento productivo de nuevas variedades de Cenchrus purpureus en el Valle del Cauto, Cuba. Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Veterinarias, Universidad de Granma, Cuba. ) mostraron resultados promisorios.

Sin embargo, en la región occidental del país con un régimen de precipitaciones de hasta 1400 mm anuales (Herrera et al. 2018Herrera, R.S., García, M. & Cruz, A. M. 2018. "Study of some climate indicators at the Institute of Animal Science from 1967 to 2013 and their relation with grasses". Cuban J. Agric. Sci, 52(4): 411-421, ISSN: 2079-3472.), las variedades tolerantes a la sequía no mostraron una respuesta efectiva, atribuible al alto volumen de las precipitaciones durante el período poco lluvioso (Herrera 2022Herrera, R. S. 2022. "Evaluation of Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought in the western region of Cuba". Cuban J. Agric. Sci, 56(2): 1-9, ISSN: 2079-3472.). Estas evaluaciones se realizaron sin riego ni fertilización al igual que en la provincia Granma.

Estos elementos determinaron la interrogante acerca de cuál sería su comportamiento si durante el período lluvioso, se aplicara fertilización nitrogenada estratégica y no se empleará riego en el período poco lluvioso, lo cual constituyó el objetivo de la presente investigación.

Materiales y Métodos

 

Localización. El experimento se desarrolló en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes ״Miguel Sistachs Naya״ del Departamento de Pastos del Instituto de Ciencia Animal, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. Las precipitaciones y las temperaturas durante la etapa experimental se muestran en la tabla 1.

Table 1.  Some climate indicators during the experimental stage
Indicator Months
J F M A M J J A S O N D
Min.t, °C 10.0 19.4 20.2 20.0 21.1 22.5 20.7 20.6 20.5 20.1 16.8 17.5
Max.t, °C 24.3 26.0 29.2 27.3 30.9 27.9 27.3 31.9 31.3 30.5 26.0 25.0
A.t, °C 18.7 22.1 25.2 25.0 25.0 25.3 25.8 24.7 25.5 24.8 21.5 22.9
Rain, mm 12.0 46.0 37.0 62.0 234.0 151.0 180.0 383.0 152.0 44.0 51.0 55.0

Min.t: minimum temperature Max.t: maximum temperature A.t: average temperature

Diseño experimental y tratamientos. Se empleó un diseño de bloques al azar con cinco réplicas. Se evaluaron ocho variedades de Cenchrus purpureus (CT-600, CT-601, CT-602, CT-603, CT-604, CT-605, CT-608 y CT-609) tolerantes a la sequía obtenidas por cultivo de tejidos in vitro (Herrera et al. 2003Herrera, R.S., Chaple, Z., Cruz, A. M., Romero, A. & García, M. 2003. "Obtainment of Pennisetum purpureum plantlets resistant to drought and salinity. Technical note". Cuban J. Agric. Sci. 37:187-189. ISSN: 2079-3472.) y se compararon con el C. purpureus CT-115 que fue su progenitor. Durante el período lluvioso se fertilizó con 150 kgN/ha fraccionado en tres oportunidades (50 kgN/ha/aplicación) y no se empleó fertilizante fosfórico ni potásico. El suelo fue Ferralítico Rojo Típico (Hernández et al. 2015Hernández, J. A., Pérez, J. J. M., Bosch, I. D. & Castro, S. N. 2015. Clasificación de los suelos de Cuba. Ed. Ediciones INCA, Mayabeque, Cuba. 93p. ISBN 978-959-7023-77-7.) y su composición aparece en la tabla 2.

Table 2.  Chemical composition of the soil in the experimental area
pH mg/100g OM, % Total salts, %
KCl H2O P2O5 K2O
4.9 6.7 2.9 7.8 3.0 0.39

Procedimiento. El suelo se preparó de forma convencional durante el período poco lluvioso y la plantación se realizó en el período lluvioso, en surcos espaciados 1m entre sí. Se delimitaron parcelas de 25 m2 para cada una de las variedades y se distribuyó en cada una de ellas el mismo número de yemas para garantizar la homogeneidad de la población. La semilla tenía cinco meses de edad y provenía del banco de germoplasma de la propia Estación. Transcurridos 150 días de la plantación se efectuó el corte de establecimiento. A partir de ahí se realizaron cortes cada 60 y 90 días en los períodos lluvioso y poco lluvioso, respectivamente a 10 cm de altura sobre el nivel del suelo. El fertilizante se aplicó después de cada corte en el período lluvioso. Durante el período poco lluvioso no se empleó riego. El experimento tuvo una duración de un año.

Los muestreos se realizaron en los tres surcos centrales dejando libres los dos de los extremos de las parcelas, como efecto de borde, para un área cosechable de 15 m2. En dicha área se tomaron cinco macollas como unidades muéstrales y en cada una de ellas se midieron: altura, por ciento de materia seca de las hojas, tallos y planta íntegra, por ciento de hojas y tallos, longitud y ancho de la cuarta hoja completamente abierta, número de hojas verde por tallo, área foliar, rendimiento de materia seca y población. Todo lo anterior se realizó según la metodología descrita por Herrera (2006)Herrera, R.S. 2006. Fisiología, calidad y muestreos. En: Fisiología, producción de biomasa y sistemas silvopastoriles en pastos tropicales. Abono orgánico y biogás. p 1-108. Tomo I. ISBN: 959-7171-04-X. Eds. R.S. Herrera, I. Rodríguez y G. Febles. Instituto de Ciencia Animal, La Habana..

Análisis estadístico. Se confeccionó la base de datos y se realizó análisis de varianza (Di Rienzo et al. 2012Di Rienzo, J.A., Casanoves, F., Balzarini, M.G., González, L., Tablada, M. & Robledo, C.W. 2012. InfoStat. Version 2012 [Windows]. Grupo InfoStat, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. Available: http://www.infostat.com.ar.) de acuerdo con el diseño experimental y los valores medios se compararon mediante Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.. Se verificaron los supuestos teóricos del análisis de varianza para todas las variables, a partir de las dócimas de Shapiro y Wilk (1965)Shapiro, S. & Wilk, B. 1965. "An análisis of variante test for normalita (complete simples)". Biometrika, 52(3&4):591-611, ISSN: 0006-3444. https://doi.org/10.2307/2333709. para la normalidad de los errores y de Levene (1960)Levene, H. 1960. Robust tests for the equality of variance. Contributions to Probability and Statistics. Ed. Stanford. Univesity Press, California, USA, pp. 278-292. para la homogeneidad de varianza y solo hubo necesidad de transformar las variables número de hojas por tallo y población empleando √x.

Resultados

 

La altura de las plantas difirió (P <0.001) entre las variedades en ambas estaciones climáticas y el CT-603 presentó el menor valor en ambos períodos estacionales. Sin embargo, llamó la atención que la altura de las variedades fue numéricamente superior, en general, en el período poco lluvioso (tabla 3).

Table 3.  Height (cm) of varieties in both seasonal periods
Variety Dry season Rainy season
CT-115 86.3de 60.8ab
CT-600 68.3ab 58.5ab
CT-601 80.0bcd 66.8ab
CT-602 73.0abc 88.8d
CT-603 66.5ª 56.0a
CT-604 104.5f 73.7bcd
CT-605 66.5c 81.2cd
CT-608 97.5ef 80.2cd
CT-609 82.7d 71.4abc
EE± 4.1*** 5.3***

abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478. *** P<0.001

Hubo diferencias (P <0.05) en el por ciento de materia seca de la hoja, el tallo y la planta integra entre las variedades en ambos períodos estacionales y el mayor valor, en general, lo registró el CT-604 (tabla 4). Es de señalar que, las plantas tenían menor contenido de materia seca en el período poco lluvioso.

Table 4.  Dry matter percentage of leaves, stem and whole plant of the varieties in both climatic seasons
Variety Dry season Rainy season
Leaf Stem Plant Leaf Stem Plant
CT-115 21.50a 11.78ab 15.66ab 19.82a 12.58a 16.01a
CT-600 22.00a 12.13b 14.54a 20.45a 14.46bc 17.29a
CT-601 22.48a 11.98b 15.85ab 20.16a 13.80ab 16.82a
CT-602 22.65a 12.54b 16.56bc 22.74c 18.57c 19.07b
CT-603 21.62a 11.39ab 16.42bc 20.99ab 13.98ab 17.11a
CT-604 32.00b 31.64d 30.69d 21.96bc 13.41ab 16.07a
CT-605 21.31a 10.74a 14.97a 20.94ab 13.10ab 16.73a
CT-608 22.43a 13.74c 17.61c 20.88ab 13.72ab 16.77a
CT-609 23.96a 14.62c 17.60c 21.16ab 14.44bc 17.14a
EE± 0.98*** 0.39*** 0.50*** 0.43*** 0.29** 0.50**

abcd Values with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

En el periodo lluvioso la cantidad de hojas no varió entre las variedades, pero en el poco lluvioso el mayor valor (P<0.01) lo registró el CT-605 y no difirió de CT-601, CT-602 y CT-603, mientras que el CT-115 solo alcanzó 50.7 %. Para el contenido de tallos hubo diferencias entre variedades en ambos periodos estacionales y el comportamiento fue variable, pero, en general, durante el período lluvioso registraron los mayores valores (tabla 5).

Table 5.  Values (%) of leaves and stems of varieties in both seasonal periods
Variety Dry season Raint season
Leaf Stem Leaf Stem
CT-115 50.7ab 41.4ª 32.02 54.61ª
CT-600 44.1ª 40.7ª 30.84 55.14ª
CT-601 52.9abc 47.0ab 31.30 55.19ª
CT-602 56.1bc 43.9ab 30.30 61.28ab
CT-603 53.5abc 43.5ab 31.24 62.22ab
CT-604 47.3ab 52.6b 30.84 57.70ab
CT-605 60.2c 39.8ª 30.53 57.30ab
CT-608 45.7ª 49.1ab 30.61 60.21ab
CT-609 48.3ab 45.9ab 31.21 63.79b
EE ± 2.9** 3.2* 0.49 NS 1.99**

abcValues with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

* P<0.05 ** P<0.01 NS: Not significant

el período poco lluvioso la longitud de las hojas del CT-604 sólo difirió (P<0.001) de todas las variedades con el menor valor (48.75 cm) mientras que, en el lluvioso los mayores valores (P<0.05) se obtuvieron en el CT-605, CT-608 y CT-609 (82.33, 82.50 y 83.17 cm, respectivamente). En ambos períodos estacionales las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 registraron el mayor (P<0.001) ancho de sus hojas (tabla 6).

Table 6.  Leaves characteristics in both seasonal periods
Variety Dry season Raint season
Leaf Stem Leaf Stem
CT-115 94.75b 70.50a 2.73bc 1.82a
CT-600 94.50b 71.67ab 3.08cde 1.93a
CT-601 95.25b 79.50abc 2.88cd 2.04ab
CT-602 93.75b 76.67abc 2.78bc 1.99a
CT-603 96.75b 73.33abc 2.48b 1.94a
CT-604 48.75a 81.67bc 1.50a 3.28d
CT-605 97.25b 82.33bc 3.50f 2.52c
CT-608 96.75b 82.50c 3.73e 2.49c
CT-609 95.75b 83.17c 3.23def 2.41bc
EE ± 2.77*** 3.36* 0.11*** 0.13***

abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

* P<0.05 *** P<0.001

El número de hojas por tallo no difirió entre variedades en ambos períodos estacionales con un rango de valores entre 4.97 y 6.02 en el período poco lluvioso y entre 6.25 y 7.23 en el período lluvioso.

Hubo diferencias (P<0.001) entre las variedades en el área foliar/tallo. En el período poco lluvioso la variedad CT-604 presentó el menor valor, mientras que en el lluvioso esta misma variedad registró la mayor área (tabla 7).

Table 7.  Leaf area/stem (cm2) of varieties in both seasonal periods
Variety Dry season Rainy season
CT-115 1841.48c 923.09ª
CT-600 1403.37b 978.68ª
CT-601 1459.88bc 1143.62abc
CT-602 1419.91b 961.48ª
CT-603 1686.96bc 1015.92ab
CT-604 486.28ª 1839.63d
CT-605 1523.72bc 1475.12c
CT-608 1654.04bc 1374.86bc
CT-609 1523.72bc 1278.90abc
EE± 124.64*** 126.08***

abcdValues with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

*** P<0.001

El rendimiento de materia seca en ambos períodos estacionales y en el total anual difirió (P<0.001) entre variedades. En el período poco lluvioso los mayores valores lo alcanzaron las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 y el menor valor fue para el CT-115. En el período lluvioso el menor valor fue para el CT-605. En el total anual el CT-608 alcanzó el mayor (P<0.001) rendimiento con 19.06 t MS/ha (tabla 8).

Table 8.  Yields (DM t/ha) of varieties
Variety Dry season Rainy season Anual total
CT-115 3.42ª 11.26ab 14.68de
CT-600 3.47ª 10.53ab 14.00ef
CT-601 4.70bc 11.93b 16.63bc
CT-602 4.43abc 12.70b 17.13b
CT-603 3.66ab 11.64b 15.30cd
CT-604 4.53abc 12.89b 17.42b
CT-605 5.01c 8.55ª 13.56f
CT-608 5.64c 13.42b 19.06ª
CT-609 5.25c 11.11ab 16.36bc
EE ± 0.40*** 0.68*** 0.50***

abcdef Values with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478.

***P<0.001

La población al inicio del experimento varió entre las variedades en un rango estrecho (7.3-10.2 macollas/5 m) y el menor valor (P<0.001) fue para el CT-604. Al finalizar la etapa experimental, no hubo diferencias entre las variedades (tabla 9).

Table 9.  Population (tillers/5 m) at the beginning and end of the experimen-tal stage
Variety Biginning End
CT-115 3.2c (10.2) 3.22 (10.73)
CT-600 3.0bc (9.0) 2.99 (8.52)
CT-601 3.0bc (9.0) 3.16 (9.85)
CT-602 3.2c (10.2) 2.99 (9.36)
CT-603 3.1bc (9.6) 2.99 (8.78)
CT-604 2.7ª (7.3) 3.10 (9.40)
CT-605 3.0bc (9.0) 3.07 (9.53)
CT-608 3.1bc (9.6) 3.10 (9.60)
CT-609 2.9b(8.4) 4.21(10.43)
SE ± 0.07*** 0.06 NS

abcValues with uncommon letters differ to P<0.05 Duncan (1955)Duncan, D.B. 1955. "Multiple ranges and multiple f test". Biometrics, 11(1): 1-42, ISSN: 0006-341X. https://doi.org/10.2307/3001478. ***P<0.001 ( ) Real values NS: Not significant

Discusión

 

La altura es un indicador del grado de desarrollo y estado fisiológico de la planta y depende de variables como la fertilización, riego, suelo, clima y variedades, entre otros factores. Este es un indicador de utilidad en los programas de mejoramiento para la selección de variedades (Jabessa et al. 2022Jabessa, T., Bekele, K., Tesfaye, G. & Amare, Z. 2022. "Evaluation of Elephant Grass (Pennisetum purpureum L) Accessions for Their Agronomic Performances in Lowland Areas of Guji Zone, Southern Oromia, Ethiopia". American Journal of Biological and Environmental Statistics, 8(1): 31-35 ISSN: 2471-979X doi: 10.11648/j.ajbes.20220801.14.).

En la region oriental de Cuba, Arias et al. (2019aArias, R.C., Reyes, J. J., Ledea, J. L., Benítez, D. G., Ray, J. V. & Hernández, L. G. 2919a. ¨Agro productive response of new varieties of Cenchrus purpureus¨. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 22: 79-86, ISSN: 1870-0462. b)Arias, R.C., Reyes, J. J., Ray, J. V., Benítez, D. G., Hernández, L. G. & Ledea, J. L. 2019b. ¨Morphometric indicators in new megatermal varieties of Cenchrus purpureus tolerant to water stress¨. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 22: 115-125, ISSN: 1870-0462. informaron que en ambos períodos estacionales la altura mostró diferencias significativas entre las variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía. Similar comportamiento señaló Herrera (2022)Herrera, R. S. 2022. "Evaluation of Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought in the western region of Cuba". Cuban J. Agric. Sci, 56(2): 1-9, ISSN: 2079-3472. al evaluar las mismas variedades en la región occidental de Cuba. En ambas investigaciones se manifestó claramente el efecto genotipo-ambiente, ya que los valores numéricos fueron diferentes en ambas regiones y esto se cumplió en los resultados del presente experimento.

Por otro lado, es importante señalar que la altura de las plantas fue superior en el período poco lluvioso respecto al período lluvioso. Esto es lógico y puede atribuirse a dos elementos fundamentales: el efecto residual de la fertilización nitrogenada en el período lluvioso y a las diferencias de edades de rebrote entre ambos períodos estacionales.

Los valores del por ciento de materia seca de la planta íntegra estuvieron en el rango de lo informado por Díaz (2007)Díaz, D. 2007. Evaluación agronómica de nuevas variedades de Pennisetum purpureum en condiciones de sequía del Valle del Cauto. Tesis de Maestría. IIA Jorge Dimitrov, Granma. y Herrera (2013)Herrera, R.S. 2013. Clones de Pennisetum purpureum tolerantes a la sequía y salinidad. XXIII Reunión de la Asociación Latinoamericana de Producción Animal y IV Congreso Internacional de Producción Animal Tropical. CD-ROM. en la evaluación de estas variedades en la región oriental y occidental, respectivamente. Sin embargo, el CT-604 presentó valores altos lo cual es probable que indique cierta susceptibilidad para mantener el adecuado balance hídrico en condiciones de estrés, aspecto este que debe ser estudiado con profundidad en investigaciones futuras. Por otra parte, Maleko et al. (2019)Maleko, D., Mwilawa, A., Msalya, G., Pasape, L. & Mtei, K. 2019. "Forage growth, yield and nutritional characteristics of four varieties of napier grass (Pennisetum purpureum Schumach) in the west Usambara highlands, Tanzania". Scientific African 6 e00214. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2019.e00214. al evaluar estos indicadores también encontraron variabilidad de los valores entre las variedades de Napier. Estos indicadores dependen de diferentes factores entre los cuales se encuentran los elementos climáticos, en especial la humedad relativa y las precipitaciones. Estos elementos hacen que la planta esté obligada a mantener su balance hidrico y, por lo tanto, imparten variabilidad al contenido de materia seca de la hoja, el tallo y de la planta íntegra.

Alves et al. (2022)Alves, J. P., Mendes, S. S., Galeano, E. S., Orrico Junior, M. A. P., Fernandes, T., Retore, M., Orrico, A. C. A. & Lopes, L. da S. 2022. "Forage Production and Quality of BRS Capiaçu as a Response of Cutting Age and Nitrogen Application". Tropical Animal Science Journal, 45(2):179-186. ISSN 2615-787X. DOI: https://doi.org/10.5398/tasj.2022.45.2.179. informaron que el contenido de hojas del Napier varió con la edad de rebrote y la fertilización, mientras que Herrera (2020)Herrera, R. S. 2020. Obtención y evaluación de clones de Cenchrus purpureus con Tolerancia a la sequía y salinidad. Capítulo 9. pp 162-183. Editoras: Milagros de la C. Milera Rodríguez, Tania Sánchez Santana y Martha Hernández Chávez. Editorial Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, Matanzas, Cuba. ISBN: 978-959-7138-44-0 Versión impresa ISBN: 978-959-7138-45-7 Versión digital. al evaluar variedades de Cenchrus tolerantes a la sequía encontró diferencias entre ellas en el tenor de hojas y los mayores valores se registraron, en general, durante el período lluvioso y señaló su disminución con el tiempo de explotación. Por otro lado, resultó alentador que el CT-605 mostrara los mayores contenidos de hojas en el período poco lluvioso. Esto pudiera ser un aspecto positivo de esta variedad ya que, a pesar del alto valor del contenido de hojas, el por ciento de materia seca es relativamente bajo, lo cual indica la existencia de un adecuado mecanismo para mantener el equilibrio hídrico en la planta y evitar alta transpiración.

Guimarães de Favare et al. (2019)Guimaraes de Favare, H., Goncalves de Abreu, J., Vieira de Barros, L., Gomes da Silva, F., Mendes Ferreira, L.M., Aparecido Barelli, M.A., Martins da Silva Neto, I., Avelino Cabral, C. E., Peixota, W.M., da Silva Campos, F.I., da Silva Ledo, F.J., Ribeiro da Silva, V. Q. & Santos Herrera, L. D. 2019. ¨Effect of Elephant grass genotypes to bioenergy production¨. Journal of Experimental Agriculture International, 38 (1):1-11. ISSN: 2457-0591.DOI:10.9734/JEAI/2019/v38i130289., Jabessa et al. (2022)Jabessa, T., Bekele, K., Tesfaye, G. & Amare, Z. 2022. "Evaluation of Elephant Grass (Pennisetum purpureum L) Accessions for Their Agronomic Performances in Lowland Areas of Guji Zone, Southern Oromia, Ethiopia". American Journal of Biological and Environmental Statistics, 8(1): 31-35 ISSN: 2471-979X doi: 10.11648/j.ajbes.20220801.14. y Tesfaye Atumo et al. (2022)Tesfaye Atumo, T., Gudero Mengesha, G., Fanta Heliso, M. & Kebede Kalsa, G. 2022. "Yield Dynamics and Nutrient Quality of Napier Grass (Pennisetum purpureum) Varieties under Consecutive Harvests". Ethiopian Journal of Science and Sustainable Development, 9 (1),1-9 e-ISSN 2663-3205. informaron la alta variabilidad de la longitud y ancho de las hojas como resultado del efecto de la variedad de Napier, la localidad y la época del año. Además, estos indicadores lo consideran fundamentales en la evaluación de nuevas variedades. Este mismo comportamiento se obtuvo en la presente investigación y es preciso añadir que, estos indicadores de las hojas son fundamentales en la fisiología y metobolismo de la planta ya que es el sitio donde se realiza la fotosíntesis.

Los rendimientos de estas variedades se encuentran dentro del rango de valores obtenidos por Herrera et al. (2012)Herrera, R.S., García, M., Cruz, A. M. & Romero, A. 2012. "Assessment of Pennisetum purpureum clones obtained by in vitro tissue culture". Cuban J. Agric. Sci. 46:427- 434. ISSN: 2079-3472. y Álvarez et al. (2013)Álvarez, A., Herrera, R.S., Díaz, L. & Noda, A. 2013. "Influence of rainfall and temperature on biomass production of Pennisetum purpureum clones". Cuban J. Agric. Sci. 47:413-417. ISSN: 2079-3472. al evaluar, sin riego ni fertilización, variedades de Cenchrus purpureus obtenidos por cultivo de tejidos a partir de CT-115 y que se caracterizaron por presentar mejores indicadores agronómicos que su progenitor, aunque tres de las variedades aquí estudiadas (CT-605, CT-608 y CT-609) lograron mayores rendimientos, en especial durante el período poco lluvioso. Lo anterior está determinado por el efecto de la fertilización en el periodo lluvioso, ya que con anterioridad al evaluar (Herrera 2022Herrera, R. S. 2022. "Evaluation of Cenchrus purpureus varieties tolerant to drought in the western region of Cuba". Cuban J. Agric. Sci, 56(2): 1-9, ISSN: 2079-3472.) estas mismas variedades sin fertilización no se obtuvo la referida respuesta.

Por otro lado, Ray et al. (2016)Ray, J., Herrera, R. S., Benítez, D., Díaz, D. & Arias, R. 2016. "Multivariate analysis of the agronomic performance and forage quality of new clones of Pennisetum purpureum drought tolerant in Valle del Cauto, Cuba". Cuban J. Agric. Sci. 50:639-648. ISSN: 2079-3472. evaluaron en condiciones de sequía (800 mm de precipitación anual) un grupo de variedades de Cenchrus tolerantes a la sequía y entre las que mejores resultados presentaron se encuentran las aquí estudiados. Esto quiere decir que, cuando se mejora la nutrición de la planta mediante fertilización estratégica, se logra corregir el perfil nutricional de la planta y adaptarse mejor al estrés que se produce por la falta de agua.

Lo anterior quedó demostrado por Herrera et al. (2016) Herrera, R. S., García, M. & Cruz, A. 2016. "Relación entre algunos indicadores climáticos con la altura, rendimiento y población de clones de Pennisetum purpureum". Avances en Investigación Agropecuaria 20(2): 33-41. ISSN: 2683 1716. al realizar un estudio de la relación entre los factores climáticos y el rendimiento de variedades de Pennisetum. Estos autores señalaron que los coeficientes de correlación de Pearson entre el rendimiento y la lluvia o su distribución son específicos para cada estación climática y esto indicó que la planta tiene la capacidad particular de adaptarse al volumen y la distribución de las lluvias.

Por otro lado, la población varió en un rango muy estrecho y estas variedades, sobre todo las promisorias, mantuvieron la misma población durante el período experimental y reafirma lo señalado con anterioridad.

Lo anterior indica la necesidad de realizar la valoración económica de los resultados aquí obtenidos, ya que quedó demostrado que es posible producir forraje durante el período poco lluvioso con las variedades CT-605, CT-608 y CT-609 con productividad superior a las especies empleadas en la actualidad.

Agradecimientos

 

Se les agradece a los técnicos M. García y Ana M. Cruz la atención al experimento, los muestreos, el procesamiento de las muestras y el análisis de los resultados.