ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

Validación de la técnica de hidratación-deshidratación en semillas de Leucaena leucocephala cv. Cunningham

Validation of hydration-dehydration method on Leucaena leucocephala cv. Cunningham seeds

Yolanda González¹, J. Reino¹, J. A. Sánchez², Carmen Fung¹ y R. Machado¹

¹Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey Central España Republicana, CP 44280, Matanzas, Cuba
E-mail: yolanda@indio.atenas.inf.cu
²Instituto de Ecología y Sistemática. CITMA. La Habana, Cuba

RESUMEN

Se determinó el efecto de los tratamientos de hidratación-deshidratación en la emergencia, el rendimiento y la dinámica de crecimiento de las plántulas de semillas frescas (recién cosechadas) de Leucaena leucocephala cv. Cunningham, en condiciones de vivero. La emergencia final (EF) mostró diferencias significativas entre los tratamientos (P<0,001) y los valores superiores se obtuvieron con T2 (90,0%) y T3 (86,4%) cuando se aplicó la hidratación parcial (HP) en bandeja con agua durante 28 horas e igual tratamiento en saco de yute humedecido con agua corriente, respectivamente. Otros indicadores, como la velocidad de emergencia diaria (VED) y el tiempo medio de emergencia (TME) para T60, mostraron diferencias significativas para P<0,001 y P<0,01, respectivamente. La VED siempre fue superior al control para todas las variantes de HP estudiadas, pero los valores superiores se alcanzaron para la HP con el agua en bandeja por 28 horas (T2 - 10,8 plántulas por día) y con la HP empleando saco de yute humedecido por 28 horas (T3 - 9,9 plántulas por día); mientras que la escarificación térmica (control) alcanzó los menores valores (T1 - 4,4 plántulas por día). Se aplicó análisis de componentes principales a las variables de crecimiento para determinar las correlaciones. Se recomienda aplicar a las semillas escarificación térmica con agua a 80ºC por dos minutos más HP en bandeja con agua corriente por 28 horas, y a continuación éstas se deben secar al aire durante 72 horas, hasta que alcancen un tamaño similar al de las no hidratadas.

Palabras clave: Deshidratación, hidratación, Leucaena leucocephala, semilla.

ABSTRACT

The effect of hydration-dehydration treatments on the emergence, yield and growth dinamic of Leucaena leucocephala cv. Cunningham originated from fresh seeds (recently collected) was determined. The final emergence (FE) showed significant differences among treatments (P<0,001) and the highest values were obtained with T2 (90%) and T3 (86,4%) when partial hydration (PH) was applied using tray with water during 28 h and same treatment in jute bag moistened with water, respectively. Daily emergence speed (DES) and average time of emergence (ATE) for T60 showed significant differences (P<0,001 and P<0,01, respectively). DES always was superior that control for all variants, but the highest values were obtained with PH with water in tray for 28 h (T2 - 10,8 seedlings/day) and with PH in jute moistened bag during 28 h (T3 - 9,9 seedlings/day); whilst heat scarification (control) reached the lowest values (T1 - 4,4 seedlings/day). Heat scarification with water at 80ºC during 2 minutes plus PH in tray with water for 28 h are recommended; the seeds must be dry during 72 h until its reach a similar size to no-hydrated seeds.

Key words: Dehydration, hydration, Leucaena leucocephala, seeds.

INTRODUCCIÓN

Las semillas de Leucaena leucocephala, de acuerdo con su tolerancia al almacenamiento, se clasifican como ortodoxas, y pueden ser conservadas por largos períodos de tiempo en recipientes herméticos a bajas temperaturas con un contenido de humedad residual entre 3 y 7%, según lo recomendado por el IPGRI (1999); no obstante, durante el almacenamiento al ambiente puede ocurrir el deterioro de las semillas, que se inicia en el campo, durante la cosecha y la transportación (Navarro, 2002).

Poulsen (2000) plantea que el porcentaje de germinación no es suficiente para expresar el grado de calidad de las semillas. Los análisis de vigor son los más adecuados para detectarla (Marcos Filho, 1998) y en las especies arbóreas se recomiendan varias pruebas, entre ellas la de crecimiento de plántulas, la de estrés y la de velocidad de germinación (Perry, 1981; Bonner, 1998; Venter, 2000).

Las semillas de leucaena se caracterizan por la presencia de cubiertas impermeables al agua y a los gases (Buch, Jara y Franco, 1997) que restringen su germinación, condición biológica que es común en muchas leguminosas; al parecer la región de impermeabilidad de estas especies se encuentra en la capa del parénquima en empalizada y la resistencia a la entrada del agua se debe a la acumulación de suberina (Schmidt, 2000). Para eliminar su efecto se recomienda emplear bajas temperaturas, la escarificación mecánica o ácida y el almacenamiento (Iriondo y Pérez, 1999), así como el agua a 80°C por 2 minutos (González, Hernández y Mendoza, 1998).

Se hace incuestionable la necesidad de buscar los mecanismos o las vías que estimulen la germinación; entre los métodos desarrollados con este fin se encuentra la revigorización de las semillas, basada en la técnica de hidratación parcial propuesta por Orta, Sánchez, Muñoz

y Calvo (1998), cuyo principio se fundamenta en el papel que desempeña el agua en los procesos bioquímicofisiológicos sucesivos que ocurren en las semillas durante las distintas fases del proceso germinativo (Obrucheva y Antipova, 1985; 1989). Este método regula la imbibición parcial en función del tiempo en que se mantiene en contacto cualquier volumen de semilla con suficiente cantidad de agua, y no en función del equilibrio de potenciales hídricos, ni de la limitación en la cantidad de agua añadida propuesta por los modelos anteriormente desarrollados; por tal motivo, se logran con esta técnica resultados satisfactorios para acondicionar, revigorizar y robustecer semillas de hortalizas y de especies forestales pioneras (Sánchez, Calvo, Muñoz y Orta, 1999; Sánchez, 2000).

Lo antes expuesto demuestra la efectividad de estos procedimientos no sólo para plantas hortícolas, sino también para especies forestales que desempeñan un papel importante en la repoblación de los bosques (Sánchez, Muñoz y Montejo, 2004).

Los resultados obtenidos en semillas frescas de L. leucocephala cv. Cunningham con la aplicación combinada de los tratamientos de escarificación térmica y los de hidratación parcial en agua, pueden considerarse satisfactorios para incrementar la termotolerancia de este cultivar y, por consiguiente, el establecimiento de las plántulas bajo plena exposición solar en condiciones de vivero y de campo. Los mejores efectos se obtuvieron con el tratamiento preger­minativo de escarificación térmica (agua a 80ºC por dos minutos) más hidratación parcial de las semillas dos horas antes del final de la fase II (28 horas) y deshidratación (72 horas), informado por Machado y Sánchez (2003), por lo que el objetivo del presente estudio fue validar la técnica, y en especial este tratamiento, para grandes volúmenes de semilla de L. leucocephala cv. Cunningham.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las semillas de L. leucocephala cv. Cunningham se cosecharon del área de semilla básica de la EEPF «Indio Hatuey» en el 2002, se secaron en las legumbres durante 48 horas al sol y posteriormente a la trilla presentaron un 12% de humedad.

El lugar donde se encuentra la plantación en la que fueron cosechadas las semillas presenta un clima de sabana tropical, característico del país, en el que predominan las condiciones tropicales marítimas con una marcada estacionalidad de las lluvias, donde las masas de aire ártico y polares continentales hacen sentir su influencia en el período poco lluvioso, que se enmarca entre los meses de noviembre-abril (Academia de Ciencias de Cuba, 1988). Este clima se caracteriza por una media anual de las precipitaciones superior a los 1 320 mm, con un valor relativo mayor que el 80% en el período de mayo-octubre. El suelo de dicha plantación es de topografía llana, clasificado como Ferrralítico Rojo lixiviado (Hernández et al., 1999), y se caracteriza por una textura arcillosa, profundo, de buen drenaje interno y externo.

Se utilizó un diseño totalmente aleatorizado con arreglo factorial y 10 réplicas por tratamiento, para la comparación de cuatro variantes (T2, T3, T4 y T5) y un control.

Tratamientos:

La técnica de hidratación parcial se aplicó a 0,5 kg de semilla por tratamiento después de la escarificación térmica (combinación de tratamientos). Posteriormente las semillas se secaron al aire antes de aplicar la hidratación-deshidratación; estas se colocaron en capas de hasta dos semillas en cada caso y se deshidrataron a la sombra durante 72 horas hasta que tuvieran igual tamaño que las semillas no tratadas.

La siembra se realizó inmediatamente después de terminada la deshidratación, en bolsas de polietileno, con un sustrato formado por suelo Ferrralítico Rojo lixiviado (Hernández et al., 1999) y un 30% de materia orgánica (cachaza); se emplearon 50 semillas por bolsa y las bolsas se colocaron a pleno sol. El riego se efectuó diariamente.

A los 21 días de la siembra se determinó la emergencia final y a los 25 días se dejó una planta por bolsa de tamaño uniforme (por tratamiento).

Mediciones. Se evaluaron los siguientes indicadores:

Los datos expresados en porcentaje se transformaron en arc sen»% y se procesaron todos por ANOVA de clasificación simple.

Se aplicó análisis de componentes principales (ACP) a las variables de crecimiento para determinar las correlaciones, su contribución al ensayo (importancia) y su agrupamiento. El ACP

se realizó a partir de una matriz de correlación y el significado de las variables se determinó por el círculo de correlación interno propuesto por Fariñas (1996). El procesamiento estadístico se realizó por el programa STATITCF versión 4.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La emergencia final mostró diferencias significativas entre los tratamientos (P<0,001) y los valores superiores se obtuvieron con T2 y T3 cuando se aplicó la hidratación parcial durante 28 horas en bandeja con agua e igual tratamiento en saco de yute, respectivamente (tabla 1). Otros indicadores, como la velocidad de emergencia diaria y el tiempo medio de emergencia para T60 (cuando se alcanzó el 60% de emergencia), mostraron diferencias significativas para P<0,001 y P<0,01, respectivamente. La VED siempre fue superior tanto en bandeja con agua como en saco de yute con y sin TMTD, pero los valores superiores se alcanzaron para bandeja con agua (T2- 10,8 plántulas por día) e igual tratamiento empleando saco de yute humedecido (T3- 9,9 plántulas por día); mientras que la escarificación térmica (control) alcanzó los menores valores (T1- 4,4 plántulas por día).

Al analizar el TME se apreció que el tiempo fue menor cuando se aplicaron las cuatro variantes de tratamiento con hidratación parcial, con valores entre 3 y 5 días, y fueron significativamente inferiores (P<0,01) al del control que demoró 7 días.

Estos indicadores demostraron que la aplicación de los tratamientos de hidratación parcial incrementaron y aceleraron el proceso de emergencia de las semillas frescas de L.leucocephala cuando se combinaron con la escarificación térmica. Resultados similares se han informado en semillas de diversas hortalizas (Sánchez, Orta y Muñoz, 2001); al parecer el nivel de humedad que alcanzan las semillas con los tratamientos hídricos permite sincronizar, acelerar e incrementar la germinación y la emergencia. Por otra parte, se plantea que la efectividad de los tratamientos hídricos para incrementar y acelerar la emergencia de las plántulas no sólo se debe a la activación de los eventos metabólicos relacionados con la fase pregerminativa, sino también a los profundos cambios bioquímico­fisiológicos que inducen la tolerancia de las plantas al estrés ambiental, como ha sido señalado por Kozlowski y Pallardy (2002). También Sánchez (2003) informó el efecto beneficioso de esta técnica en otras arbóreas de la vegetación secundaria de la Sierra del Rosario, como

Trichospermum mexicanum

Los rendimientos de la parte aérea de las plantas a los 25 y 75 días de la siembra (tabla 2) evidenciaron el efecto que ejerció la hidratación de las semillas cuando se combinó con la escarificación térmica y el incremento de estos comparado con el control; mientras que para la raíz no difirieron significativamente, pero hubo una tendencia a ser menor en las plantas con todas las variantes de hidratación parcial estudiadas. Ello evidenció que las plántulas asignaron una mayor cantidad de recursos al desarrollo vegetativo de la parte aérea, en detrimento de la parte subterránea, posiblemente como vía para asegurar un rápido crecimiento y con esto evadir o escapar de las fluctuaciones del ambiente. Resultados similares se han obtenido en especies forestales pioneras que presentan pocas reservas nutricionales en sus semillas y ocupan sitios abiertos o semiabiertos (Bazzaz, 1996; Sánchez, 2003),

Al aplicar el primer análisis de componentes principales con las 19 variables de crecimiento, determinadas a los 75 días (corte), se detectó que sólo 13 variables desempeñaron un papel significativo, según el círculo de correlación interno propuesto por Fariñas (1996), en los espacios bidimensionales definidos por las componentes principales 1 y 2, 1 y 3, que explicaron más del 40% de la variabilidad total de los datos (figs. 1A y 1B).

Cuando se combinaron las componentes 1 y 2, las variables LFL3, AFL3, AHO3, LFL4, AFL4, AHO4 y LINT estuvieron correlacionadas positivamente entre sí y con la primera componente. La segunda componente principal estuvo constituida por ALT, NHOP y MTAL, que estuvieron correlacionadas positivamente entre sí y negativamente con la primera componente. El resto de las variables estudiadas (MSR, LHO3, LRAM, GRO, LHO4, NFH3, NFH4, NINT y NRAM) no desempeñaron un papel significativo con la combinación de los ejes 1 y 2. Sin embargo, en el espacio bidimensional definido por las componentes 1 y 3 aparecieron tres nuevas variables que tuvieron un papel importante en la componente 3 y, por tanto, en el experimento; estas fueron LHO4, NINT y NRAM. LHO4 estuvo correlacionado positivamente con el eje 3; mientras que NINT y NRAM estuvieron correlacionados negativamente con dicho eje.

Por su parte, también se apreció que las variables que estuvieron correlacionadas con los ejes 2 ó 3 fueron independientes de las variables responsables de la mayor variabilidad por el eje 1 (fig. 1). Las que fueron significativas por la componente 1 constituyeron un manojo de vectores que evidenciaron su redundancia o alta correlación, como son las características foliares de la tercera y la cuarta hoja. También en este análisis resultó interesante la correlación negativa que se estableció entre LINT y NINT, lo cual significa que la altura de las plantas podría ser afectada por el incremento o disminución de dichas variables.

Un segundo ACP realizado con las 13 variables más activas (LFL3, AFL3, AHO3, LFL4, AFL4, AHO4, LINTALT, NHOP, MTAL, LHO4, NINT y NRAM) demostró que se establecieron relaciones entre las variables muy similares a las encontradas en el primer ACP (fig. 2). Sin embargo, las variables LHO4 y NRAM no mostraron correlaciones significativas según el círculo de correlación interno. Se definieron como realmente activas en el ensayo de crecimiento en vivero las siguientes variables: LINT, AFL3, AHO3, LFL3, AFL4, AHO4, LFL4, MTAL, NHOP, ALT y NINT. De ellas, LINT, AFL3, AHO3, LFL3, AFL4, AHO4 y LFL4 estuvieron correlacionadas positivamente con el primer eje; esto posiblemente se deba a la alta redundancia que existió entre ellas, pues todas están relacionadas con características morfológicas de la tercera y la cuarta hoja.

Por consiguiente, no se perdería información del experimento si en las pruebas de hipótesis (significación estadística) sólo se analizaran las de mayor correlación con el eje 1, que fue el AHO3. LINT desempeñó un papel significativo en el eje 1 y se correlacionó negativamente con NINT. Por último, el eje 2 estuvo representado por las variables altura de la planta, masa seca del tallo y número de hoja por planta; de éstas, por su peso en la formación de dicho componente y su significado biológico, podrían ser seleccionadas para un análisis estadístico más profundo el NHOP y la altura de la planta.

Por su parte, el análisis dual realizado entre estas cinco variables y los individuos (plantas) procedentes de los distintos tratamientos pregerminativos aplicados a las semillas de L. leucocephala cv. Cunningham (fig. 3), demostró la existencia de cuatro configuraciones espaciales, determinadas por la distancia geométrica entre los individuos, que puede considerarse como una medida de similitud en las características de crecimiento de las plantas.

Los individuos procedentes del tratamiento pregerminativo T4 (13, 14, 15 y 16) se ubicaron en los cuadrantes 1 y 2 del espacio de ordenamiento bidimensional, donde aumentan y se obtienen los máximos valores para las variables LINT y AHO3, y mínimos para NINT. El segundo grupo estuvo constituido por los individuos procedentes de los tratamientos pregerminativos T5 (17, 18, 19 y 20) y T3, que se segregaron en el cuadrante 3, donde se obtienen los máximos valores para ALT, NHOP y LINT. A continuación aparecen los individuos procedentes del tratamiento pregerminativo T2 (5, 6, 7 y 8) que ocupan una posición muy cercana a los individuos de los tratamientos pregerminativos T2 y T1; por consiguiente, obtienen valores medios para las variables ALT y NHOP. Por último, aparece una cuarta configuración constituida por los individuos procedentes del tratamiento pregerminativo T1 (1, 2, 3 y 4) que se agrupan donde se alcanzan los mínimos valores para ALT y NHOP, y medios para NINT, LINT y AHO3.

En la tabla 3 se presenta el comportamiento de las cinco variables más activas (ALT, NHOP, AHO3, NINT y LINT), que estuvo dado por el cambio de su intensidad durante la dinámica de crecimiento en el tiempo de permanencia de las González, Yolanda; Hernández, A. & Mendoza, F.1998.

Se recomienda, para grandes volúmenes de semillas frescas de L. leucocephala cv. Cunningham, aplicar escarificación térmica con agua a 80ºC por dos minutos más hidratación parcial en bandeja con agua corriente por 28 horas y a continuación éstas se deben secar al aire durante 72 horas, hasta que alcancen un tamaño similar a las no hidratadas.

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Recibido el 7 de Julio del 2004
Aceptado el 4 de abril del 2005