Producción de maíz dulce con leguminosas de cobertura y efectos alelopáticos en cultivos agrónomicos

Abstract

Sustainable agriculture requires the integration of organic matter, crop rotation and association with legumes to reduce the use of inorganic fertilizer. Therefore, three studies were conducted to compare the effects of two crimped legumes (CL), dwarf velvet bean (Mucuna pruriens), and sunn hemp (Crotalaria juncea cv. Tropic sun) vs. conventional planting (CT; plow and disk passes) on ear yield and size, insect damage and seed yield of the sweet corn (Zea mays L. cv. Suresweet 2011). Experiments were conducted for three planting dates: April and July 2013, and February 2014. Greater biomass and N (nitrogen) contribution found for July (summer); might be related to the photosensitive responses of CL. In fact, dwarf velvet mucuna produced 1.66 Mg ha-1 and 45.54 Kg ha-1 compared to sunn hemp cv. Tropic sun 0.96 Mg ha-1 and 26.33 Kg ha-1 of dry matter and N, respectively. Contrast analysis between CL vs. CT and dwarf velvet bean vs. sunn hemp cv. Tropic sun showed no significant differences (P>0.05) in the first planting date on ear yield. However, for the second planting, dwarf velvet bean surpassed (P<0.05) sunn hemp cv. Tropic sun yield by 4.09 Mg ha-1 . CT ear yield was better (P<0.05) than the CL (difference >3.63 Mg ha-1 ) during the third planting. Marketable seed yield showed the same behavior as the ear yield across planting dates. Damage (1-2 cm) caused by Helicoverpa zea was not significantly different (P>0.05) among the three planting dates in the three systems. Despite the differences in yields with seeding systems, dwarf velvet bean yields were uniform across planting dates. Two additional studies assessed allelopathic effects of aqueous extracts (AE; 3.3% w/v) and crushed dead mulch legumes [CDML; sunn hemp cv. Tropic sun, jack bean. (Canavalia ensiformis) and pigeon pea (Cajanus cajan cv. Lazaro) over seven tropicalcrops (maíz cv. Mayorbela 2011, Sorghum bicolor, Phaseolus vulgaris cv. Verano, Glycine max, Vigna unguiculata y Lactuca sativa cv. Nevada) in the laboratory and greenhouse, respectively. In the laboratory, tropical crop x AE interaction was found after 7 days of germination. All the crops exhibited either inhibition or stimulation on shoot or radicle growth. There was also a tropical crop x AE interaction in radicle size, characterized by higher percentages of inhibition, indicating an allelopathic effect. The AE showed effects on both inhibition and stimulation. Particularly, the AE of jack bean had higher percentages of inhibition in coleoptile, hypocotyl, and radicle growth, although the effect of pigeon pea cv. Lazaro AE was higher in radicle dicots. Sunn hemp cv. Tropic sun AE effects were mostly associated with percentages of stimulation. For the greenhouse studies, significant (P<0.05) CDML effects on germination index, seedling vigor, germination energy, and dry weight were observed on corn and soybean. However, no CDML effect was observed on sorghum and pigeon pea cv Lazaro seedling development. The results showed that, both AE and CMLT had allopathic effects on tropical crops. Therefore, adequate combination of legumes and agronomics crops can be used to reduce the use or inorganic fertilize, however, some interference can occurs which should verify in field studies.

La agricultura sostenible requiere la integración de la materia orgánica, la rotación de cultivos y la asociación con leguminosas para reducir el uso de fertilizantes inorgánicos. Por lo tanto, se llevaron a cabo tres estudios: se comparó el efecto de dos leguminosas apisionadas (LA) mucuna enana (ME; Mucuna pruriens) y crotalaria (TS; Crotalaria juncea cv. Tropic sun) vs. siembra convencional (SC; arado y pases de disco) y su efecto sobre el rendimiento y tamaño de mazorca verde, daño por insectos y rendimiento de semilla del maíz (Zea mays L. cv. Suresweet 2011). Los experimentos fueron conducidos durante tres fechas de siembra: Abril y Julio 2013 y Febrero 2014. Se encontró mayor aporte de biomasa y N (nitrógeno) en Julio (verano), posiblemente relacionado con las respuestas fotosensitivas de las LA. De hecho, la ME produjo 1.66 Mg ha-1 y 45.54 Kg ha-1 en comparación con cv. Tropic sun 0.96 Mg ha-1 y 26.33 Kg ha1 de materia seca y N, respectivamente. Análisis de contrastes entre LA vs. SC y comparaciones entre ME vs. TS, no mostraron diferencias significativas (P>0.05) en la primera siembra en el rendimiento de mazorca fresca. Sin embargo, en la segunda siembra, ME sobrepasó (P<0.05) a TS con rendimientos de 4.09 Mg ha-1 de mazorca fresca. El rendimiento de SC fue mejor (P<0.05) que LA (diferencia >3.63 Mg ha-1 ) . durante las tres fechas de siembra. El rendimiento de semilla comerciable presentó el mismo comportamiento que el rendimiento de mazorca fresca durante las tres fechas de siembra. El daño de la mazorca (1-2 cm) ocasionado por Helicoverpa zea no presentó diferencias significativas (P>0.05). A pesar de las diferencias en los rendimientos con sistemas de siembra, ME proporcionó rendimientos más uniformes en las tres siembras. Dos estudios adicionales evaluaron los efectos alelopáticos de extractos acuosos (EA; 3.3% m/v) y la cobertura muerta triturada de leguminosas [CMTL; crotalaria cv. Tropic sun, canavalia (Canavalia ensiformis) y gandul cv. Lázaro (Cajanus cajan)] en siete cultivos tropicales (maíz cv. Mayorbela 2011, Sorghum bicolor, Phaseolus vulgaris cv. Verano, Glycine max, Vigna unguiculata y Lactuca sativa cv. Nevada) en laboratorio e invernadero, respectivamente. En laboratorio se registró una interacción del cultivo tropical x EA en el 7-d de germinación. Todos los cultivos presentaron inhibición o estimulación en las partes aéreas de la plántula o la radícula. De igual manera, se presentó interacción entre cultivo tropical x EA en el tamaño de radícula, caracterizada por mayores porcentajes de inhibición, comprobando efecto alelopático. Los EA también mostraron efectos en inhibición o estimulación. Particularmente, el EA de canavalia presentó mayores porcentajes de inhibición en coleóptilo, hipocotiledón y radícula, aunque el efecto de gandul cv. Lázaro fue mayor en la radícula de las dicotiledóneas. El EA de crotalaria cv. Tropic sun estuvo mayormente asociado con porcentajes de estimulación. En el experimento del invernadero, los efectos de CMLT fueron significantes (P<0.05) en los índices de germinación, vigor de la semilla, energía de geminación y peso seco en maíz y soya. Sin embargo, los cultivos de sorgo y gandul cv. Lázaro no exhiben ninguna perturbación en desarrollo de la plántula. Los resultados mostraron que tanto los EA como la CMLT ejercen diferentes efectos alelopáticos en los cultivos tropicales. Por lo tanto, la combinación adecuada de las leguminosas y cultivos agronómicos se puede utilizar para reducir el uso de fertilizantes inorgánicos, sin embargo, algunas leguminosas pueden producir interferencia que debería verificarse en estudios de campo.