EFICIENCIA DE LA ASOCIACION MAIZ (Zea mays) Y FREJOL (Phaseolus vulgaris).

Constanza Jana A., Patricio Barriga B.,
Aage Krarup H. y Ricardo Fuentes P.
Facultad de Ciencias Agrarias,
Universidad Austral de Chile
Casilla 567, Valdivia, Chile.

Recepcion originales 28 de Febrero del 2000

ABSTRACT

Efficiency of intercropping maize (Zea mays) and common bean (Phaseolus vulgaris).

Key words: Intercropping, multiple cropping, mixed cropping, relay cropping.

The relative yielding efficiency of sweet corn cultivars (Jubilee, Dulce UACH and Dulce Team) associated to common bean cultivars (Vista Florida, Fleetwood and Orfeo Negro) as compared to monoculturas was evaluated at Santa Rosa Experimental Station, belonging to Universidad Austral de Chile, in Valdivia, under dryland conditions. Efficiency indexes (land equivalent ratio (LER), area time equivalent ratio (ATER) and LER + ATER average) and competition indexes (relative crowding coefficient (CCR) and aggressivity) were calculated. LER and LER + ATER average, indicated that associations presenting advantages in relation to monoculture were Dulce Team with Orfeo Negro, Jubilee with Fleetwood and Jubilee with Vista Florida. The superiority for these three associations was also determined by the most rigorous ATER index, in agreement with the CCR competition index. Corn was pointed out as dominant species in all associations by the aggressiveness index.

RESUMEN

Palabras Claves: Cultivo entre estaciones, cultivo múltiple y cultivo mixto.

En la Estación Experimental Santa Rosa, perteneciente a la Universidad Austral de Chile en Valdivia, se evaluó la eficiencia en la productividad relativa bajo condiciones de secano de cultivares de maíz (Jubilee, Dulce UACH y Dulce Team) y fréjol (Vista Florida, Fleetwood y Orfeo INIA) asociados y en monocultivo.
La productividad relativa se estimó a través de índices de eficiencia relación de área equivalente (LER), relación equivalente de área y tiempo (ATER) y el promedio LER + ATER, e índices de competencia (coeficiente de competencia relativa (CCR) y agresividad).
A través del índice LER y del promedio LER + ATER, se estableció que aquellas asociaciones que presentan ventajas comparativas en relación al cultivo único son maíz Dulce Team con fréjol Orfeo Negro, maíz Jubilee con frejol Orfeo Negro, maíz Dulce Team con frejol Vista Florida, maíz Jubilee con frejol Fleetwood y maíz Jubilee con frejol Vista Florida. El índice ATER, por ser más riguroso, determinó como superiores sólo a las tres primeras asociaciones, lo que corresponde a los resultados obtenidos a través del índice de competencia CCR. La agresividad señaló al cultivo del maíz como dominante en todas las asociaciones.

INTRODUCCION

Al crecimiento de dos o más especies en forma simultánea, durante toda o una parte del ciclo de sus vidas de cultivos, se le denomina asociación de cultivos, práctica comúnmente utilizada por los pequeños agricultores que permite una mayor utilización del terreno, un menor riesgo de pérdida total por cualquier factor de estrés físico o enfermedades de una de las especies, provee estabilidad en la producción y una mejor distribución del trabajo durante el año (Francis, 1981; Mutsaers et al, 1993 y Shaxson y Tauer, 1992).

El uso de gramíneas con leguminosas, por presentar características complementarias, se adecúan a esta práctica, siendo en América Latina muy importantes las asociaciones de caña de azúcar con frejol, sorgo con frejol, soya con maíz y maíz con frejol siendo ésta última la más común, con un 80% del frejol y un 50% del maíz producidos bajo alguna forma de asociación.

Para demostrar que los policultivos producen un rendimiento por unidad de área mayor, que las especies en monocultivo por separado, se han realizado muchos experimentos a través de varios métodos, los que pueden clasificarse principalmente en tres tipos: i) aquellos en los que se utilizan componentes del rendimiento de ambas especies para evaluar la eficiencia de la asociación ii) aquellos en los cuales se comparan los rendimientos absolutos del monocultivo con la asociación y iii) en los que se calcula un valor de rendimiento relativo (Francis, 1986).

Según Hiebsch y McCollum (1987), al utilizar componentes del rendimiento o rendimientos absolutos, se asume que es posible comparar directamente los rendimientos de una especie con otra, sin embargo, dos especies no solo difieren en la magnitud de sus rendimientos sino también en la forma de comercialización de su producto final. Por este motivo, los métodos hasta ahora más usados son los que utilizan los rendimientos relativos, que se refieren a cuanto terreno se requiere para producir en monocultivo la misma cantidad de cada cultivo por unidad de área en asociación.

Los principales métodos que utilizan este concepto son los llamados índices de eficiencia (LER, ATER y valor medio de LER + ATER) y los índices de competencia : agresividad (A) y coeficiente de competencia relativa (Francis, 1978; Santa Cecilia y Vieira, 1978; Ofori y Stern, 1987).
El presente trabajo tuvo como objetivo la evaluación simultánea de cultivares de maíz y frejol, bajo condiciones de asociación y como cultivo único, utilizando índices de comparación de sistemas de cultivo basados en el rendimiento relativo de ambas especies.

MATERIALES Y METODOS

El ensayo se realizó en la Estación Experimental Santa Rosa, perteneciente a la Universidad Austral de Chile en Valdivia (39°48'S, 73°14' 0,12 m.s.n.m).

El suelo tiene una capacidad potencial de uso clase III para secano arable y corresponde a la Serie Valdivia, unidad de fertilidad Las Gaviotas (Nissen, 1974).
La zona próxima a la ciudad de Valdivia tiene un clima muy similar al marítimo, con temperatura promedio anual de 12,1° C, llegando su valor medio mensual máximo a 16,9 °C en enero y mínimo a 7,6°C en julio (Huber, 1970).

Se utilizaron los cultivares de frejol Vista Florida (FV), Fleetwood (FE) y Orfeo Negro (FO), y los cultivares de maíz Jubilee (MJ), Dulce UACH (MD) y Dulce Team (MT) cuyas características se resumen en los Cuadros 1 y 2.

Se consideraron quince tratamientos: las tres variedades de fréjol (m) y las tres variedades de maíz (n), como cultivo único y nueve parcelas asociadas con todas las mn combinaciones. El diseño experimental correspondió a bloques completos al azar con cuatro repeticiones.

La siembra se realizó el 9 y 10 de Noviembre de 1995, alternando maíz y frejol en el mismo surco de siembra, con dos semillas por golpe para ambas especies, y un raleo posterior. En asociación, se utilizó una proporción de siembra de 50:50 según lo recomendado por Francis (1978) y Santa Cecilia y Vieira (1978). Para estimar el rendimiento de grano seco de ambas especies, las plantas fueron cosechadas en madurez de cosecha, a los 125 y 170 días para frejol y maíz, respectivamente, y la humedad de granos corregida a 14.5%.

Los índices de eficiencia utilizados fueron la relación de área equivalente (LER), la relación equivalente de área y tiempo (ATER) y el promedio LER + ATER. Los índices de competencia, fueron la agresividad (A) y el coeficiente de competencia relativa (CCR). Para el cálculo de LER, se utilizó la siguiente expresión (Francis, 1986 y Ofori y Stern, 1987):

LER = (Y_ij / Y_ii) + (Y_ji / Y_jj)

donde Y_ii y Y_jj, son los rendimientos en monocultivo de los componentes i y j , Y_ij e Y_ji son los rendimientos en asociación.
Los valores de LER L_i y L_j, representan una relación de los rendimientos de los cultivos i y j cuando crecen en asociación en relación al monocultivo, por lo que

L_i = Y_ij / Y_ii y L_j = Y_ji / Y_jj

Siendo LER, la suma de los LER individuales.
La fórmula para el cálculo de ATER propuesta por Hiebsch y McCollum (1987), es equivalente a

ATER = (L_i T_{i +} L_jT_j ) / T

donde L_i y L_j son los rendimientos relativos del LER de los componentes i y j (g/m²),T_i y T_j son la duración en días para los cultivos i y j; T es la duración en días del sistema de asociación total.

El promedio LER + ATER propuesto por Mason et al. (1986) y determinado a través de la suma de los componentes dividido por el número de ellos, se utilizó como medida de referencia entre los índices anteriores.

Según Willey (1979), la agresividad de una especie se calcula mediante la siguiente expresión:

A_ab = Y_ab / Y_aa . Z_ab - Y_ba / Y_bb . Z_ba

donde A_ab es la agresividad en la asociación de especies A y B; Y_ab , Y_ba son los rendimientos equivalentes de la especie A en combinación con B y de B en combinación con A, respectivamente (g/m²); Y_aa, Y_bb son los rendimientos equivalentes en monocultivo de las especies A y B, respectivamente (g/m²); Z_ab, Z_ba son las proporciones de siembra de la especie A en combinación con B y de B en combinación con A, respectivamente. En consecuencia, la agresividad de la otra especie asociada se define como

A_ba = Y_ba / Y_bb . Z_ba - Y_ab / Y_aa . Z_ab

Para la especie A, CCR es equivalente a:

CCR = K_ab = Y_ab / Y_aa -Y_ab

K_ab es el coeficiente de competencia relativa de la especie A en combinación con B; Y_ab es el rendimiento equivalente de la especie A en combinación con B (g/m²); Yaa es el rendimiento equivalente de la especie A en monocultivo (g/m²).
Para la especie B, CCR equivale a:

CCR = K_ba = Y_ba / Y_bb - Y_ba

donde K_ba es el coeficiente de competencia relativa de la especie B en combinación con A; Y_ba es el rendimiento equivalente de la especie B en combinación con A (g/m²); Y_bb es el rendimiento equivalente de la especie B en monocultivo (g/m²). Luego,

K = K_ab . K_ba

Donde K es el coeficiente de competencia relativa de la asociación (Willey, 1979).

PRESENTACION Y DISCUSION DE RESULTADOS

Indices de eficiencia
Relación de área equivalente (LER)

El Cuadro 3 muestra los resultados obtenidos para las nueve combinaciones de mponocaltivo para frejol, para maíz y para maíz y frejol asociados, siendo posible visualizar los valores parciales de LFrejol y de LMaíz que dan una indicación de la habilidad competitiva de los componentes del sistema de asociación.

Con respecto a frejol (LFrejol), se aprecia que el cultivar Orfeo INIA (FO) es el que presenta los mayores valores, con un rango de 0,30 a 0,33 y un promedio de 0,32, en relación a un promedio total de los tres cultivares de 0,21, siendo, por lo tanto, el cultivar más adaptado a la asociación por su mayor capacidad competitiva. En el caso de maíz (Lmaíz), los mayores valores parciales se obtuvieron con el cultivar Dulce Team (MT) seguido por el cultivar Jubilee (MJ) con un promedio de 0,94 y 0,87, respectivamente, en relación a un valor promedio general de 0,80. En este caso ambos cultivares presentarían características que les permitirían tener un buen comportamiento bajo condiciones de asociación.

El cuadro 4 muestra los valores obtenidos en los análisis de varianza de los tres índices de eficiencia utilizados. En el cuadro 5 se aprecia que en el valor LER total, a pesar de la diferencia existente entre los tratamientos, sólo existen diferencias significativas entre las asociaciones de maíz Dulce Team con frejol Orfeo INIA (MTFO) con maíz Dulce UACH y frejol Vista Florida (MDFV) y maíz Dulce UACH y frejol Fleetwood (MDFF).

La asociación de maíz Dulce Team con frejol Orfeo INIA (MTFO), con LER 1,23 resultó desde el punto de vista numérico ser la más adaptada a condiciones de asociación seguido por la asociación de maíz Jubilee con frejol Orfeo INIA (MJFO), con un valor de 1,20 en relación a 1,09 como promedio para el cultivar. En ambos casos, el valor LER fue mayor que la unidad, lo que significa que para estas asociaciones el sistema de cultivo en asociación resulta ser más eficiente que su cultivo como monocultivo. Los valores obtenidos, indican que se necesita un 23 y un 20 % más de terreno (en monocultivo.Los valores obtenidos, indican que se necesita un 23 y un 20 % más de terreno (en m²), respectivamente, para obtener con un sistema de monocultivo, los mismos rendimientos obtenidos en asociación.

De los valores obtenidos se podría deducir, además, que todas las asociaciones en las que participa el cultivar Dulce UACH (MD), obtienen valores LER menores de la unidad, es decir, que en este caso se obtendría una mejor respuesta en monocultivo que en asociación, siendo la asociación Dulce UACH con Fleetwood (MDFF), la de menor valor LER. Valores similares a los obtenidos, han sido señalados por Santa Cecilia y Vieira (1978).

Los rendimientos de frejol (7 a 15 qqm/ha) y los rendimientos de maíz (3 a 6 ton de grano fresco) fueron bajos pero aceptables para un ensayo. Lo anterior se debió a que la temporada agrícola 95-96 (temporada que corresponde a la realización del ensayo), registró una precipitación inferior en un 29,77% al promedio de los últimos 25 años, con un total de 386,5 mm entre Noviembre de 1995 a Abril de 1996, comparado con un promedio de 550,34 mm para los mismos meses entre los años 1970 a 1995.

Razón equivalente de área y tiempo

(ATER). Este índice fue propuesto para resolver la falta de inclusión en el LER de la duración del área ocupada por la asociación en relación al monocultivo (Fukai,1993).

El Cuadro 5 muestra los resultados obtenidos para este índice en los nueve tratamientos de asociación, señalando que en promedio el fréjol en monocultivo se cosechó a los 123 días, mientras que para la asociación y el monocultivo del maíz, la cosecha se efectuó a los 168 días como promedio.

Se puede apreciar que si bien los resultados del ATER siguen la misma tendencia que el LER, los valores son menores, de manera que sólo con tres asociaciaciones, frejol Orfeo Negro con maíz Jubilee y con maíz Dulce Team (MJFO y MTFO, respectivamente) y frejol Vista Florida con maíz Dulce Team (MTFV), se obtienen valores mayores a la unidad, que representan, por lo tanto, ventajas en la asociación, con respecto a los cultivos sembrados en forma independiente.

Además, se observa que las diferencias entre valores LER y ATER van de un 4 a un 9%, significando que el LER está considerando ventajas en área de un 4 a un 9% más para algunas asociaciones, con un área x tiempo no utilizadas en el frejol como cultivo único.

Estos resultados concuerdan con los obtenidos por Allen y Obura (1983) para la asociación maíz-garbanzo con diferencias entre los índices LER y ATER de un 9% y entre un 6 y 10% para maíz con soya.

Debido a esto, Mason et al. (1986), propusieron que si el LER sobrestima y el ATER subestima la eficiencia de los recursos de terreno, el índice más apropiado, sería aquel que considere el valor promedio entre estos dos valores. Los resultados obtenidos para este promedio se presentan en el Cuadro 5, manifestando la misma tendencia que los valores individuales.

Indices de competencia.

Coeficiente de competencia relativa (K). La utilización de este índice, asume que cada especie en la asociación tiene su propio valor K, que estima si la especie produce más o menos de lo esperado. Así, si el valor es menor, mayor o igual a la unidad, la especie produce menos, más o igual de lo esperado, respectivamente, en una proporción de siembra de 50:50. Las ventajas de la asociación (K), se obtienen por el producto de los coeficientes individuales. Si K es mayor que uno, hay ventajas de los rendimientos en asociación.

En el Cuadro 6 se muestran los valores K individuales de los componentes de la asociación y el producto K total de las nueve asociaciones. Así, es posible apreciar que en todas las asociaciones evaluadas, el coeficiente de competencia maíz-frejol (KMF) es siempre mayor que uno, de manera que los rendimientos de maíz en asociación con frejol son mayores que los esperados en monocultivo. Por el contrario, en el caso del coeficiente de competencia frejol-maíz (KFM), los rendimientos obtenidos son siempre menores que los esperados.

El coeficiente de competencia relativa (CCR), que es el producto de los coeficientes de los componentes individuales, es menor que uno en todas las asociaciones que involucran al cultivar de maíz Dulce UACH, siendo la asociación Dulce UACH con frejol Fleetwood la que presentó el menor valor total, pudiendo considerarse negativa con respecto a su respectivos monocultivos.

Del mismo modo, los mayores valores de CCR correspondieron a las asociaciones Dulce Team con Orfeo INIA (4,58), Dulce Team con Vista Florida (4,43) y Jubilee con Orfeo INIA (3,36). En estos casos, la asociación es siempre más ventajosa que el monocultivo respectivo. El resto de las asociaciones también presenta ventajas en relación al monocultivo, pero en menor grado.

Resultados similares obtuvieron Singh y Gupta (1993) para la asociación de mostaza con trigo en diferentes proporciones de siembra, resultando ser la mostaza el cultivo más competitivo, medido bajo este índice.

Coeficiente de agresividad (A). La información obtenida a través de la utilización de este índice es más limitada, y dice relación con el nivel de dominancia entre las especies componentes de la asociación. En el Cuadro 6, se aprecian los valores obtenidos para las nueve asociaciones para agresividad de maíz con frejol y frejol con maíz (AMF y AFM respectivamente). El valor positivo corresponde a la especie dominante y el negativo, pero de la misma magnitud, a la dominada. De esta manera, en la asociación maíz-frejol, el cultivo de maíz siempre resulta dominante sobre el cultivo del frejol.

Los mayores valores AMF corresponden a las asociaciones en que participa el cultivar de maíz Dulce Team con cualquiera de los tres cultivares de frejol, es decir este cultivar, es más agresivo que el resto.

Valores siempre positivos fueron obtenidos para la mostaza al asociarla con trigo (Singh y Gupta,1993) y para el mijo, al asociarlo con sorgo (Willey, 1979), mostrando su dominancia con respecto al otro cultivo en la asociación respectiva.

CONCLUSIONES

Tres combinaciones varietales de maíz y frejol presentaron ventajas comparativas en relación a los cultivos únicos. Estas fueron maíz Dulce Team con frejol Orfeo Negro, maíz Jubilee con frejol Orfeo Negro y maíz Dulce Team con frejol Vista Florida. Para todos los tratamientos de asociación, el maíz resultó ser el cultivo dominante. Los índices de eficiencia y competencia fueron concordantes.

BIBLIOGRAFIA

ALLEN, J. y R. OBURA. 1983. Yield of corn, cowpea and soybean under different intercropping systems. Agronomy Journal 75: 1005-1008.

CENTRO INTERNACIONAL DE AGRICULTURA TROPICAL (CIAT). 1985. IBYAN. International bean yield and adaptation nursery. Frijol arbustivo. Cali, Colombia, 454 p.

FAIGUENBAUM, H. 1987. Producción de cultivos en Chile. Cereales, leguminosas e industriales. Santiago. Publicitaria Torrelodones. 332 p.

FUKAI, S. 1993. Introduction. Intercropping-bases productivity. Field Crops Research 34:239-245.

FRANCIS, C. 1978. Multiple cropping potentials of beans and maize. Hortscience l3(l): 12-16.

FRANCIS, C. 1981. Development of plant genotypes for multiple cropping systems. In: Frey , K. (ed.).Plant Breeding II. The Iowa State University Press, Iowa, pp. 179-131.

FRANCIS, C. 1986. Biological efficiences in multiple - cropping systems. Advances in Agronomy 42:1-42.

HIEBSCH, C. y R. McCOLLUM. 1987. Area-X-time equivalency ratio: A method for evaluating the productivity of inter-crops. Agronomy Journal 79: 15-22.

HUBER, A. 1970. Diez años de observaciones climatológicas en la Estación Isla Teja, Valdivia (Chile) 1960 - 1969. Valdivia, Universidad Austral de Chile. 46p.

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS (INIA). 1981. Orfeo - INIA. Nueva variedad de frejol de exportación. Investigación y Progreso Agropecuario. La Platina 7:13.

KRARUP, A. y A. BASSO. 1985. Evaluación para maíces de consumo fresco cultivados en Valdivia. Agro Sur 13(1) 1-7.

MASON, S., D. LEIHNER y J. VORST. 1986. Cassava-cowpea and cassava-peanut intercropping. I. Yield and land use efficiency. Agronomy Journal 78: 43-46.

MUTSAERS, H. H. EZUMAH y D. OSIRU. 1993. Cassava- based intercropping: a review. Field Crops Research 34:431-457.

NISSEN, J. 1974. Estudio Agroecológico del predio Experimental Santa Rosa . Universidad Austral de Chile. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Suelos y Abonos. Valdivia. 46p.

OFORI, F . y W. STERN. 1987. Cereal - legume intercropping systems. Advances in Agronomy 41: 41-90.

SANTA CECILIA, F. y C. VIEIRA. 1978. Associated cropping of beans and maize. I. Effects of beans cultivars with different growth habits. Turrialba 28: 19-23.

SHAXSON, L. y L. TAUER. 1992. Intercropping and diversity: An economic analysis of cropping pattern on smallholder farms in Malawi. Experimental Agriculture 28: 211-228.

SINGH, R. y P GUPTA, 1993. Agressivity, competitive ratio and relative crowding coefficient of wheat (Triticum aestivum) and indian mustard (Brassica juncea) in mixed and intercropping systems. Indian Journal of Agricultural Sciences 63(1): 1-3.

WILLEY, R. 1979. Intercropping. Its importance and research needs. I. Competition and yield advantages. Field Crops Abstracts 32: 1-10.