Published

2020-01-01

Agronomic and physiological evaluation of eight cassava clones under water deficit conditions.

Evaluación agronómica y fisiológica de ocho clones de yuca sometidos a condiciones de déficit hídrico.

Keywords:

Drought, Gas exchange, Growth, Manihot esculenta, Productivity (en)
Sequía, Intercambio gaseoso, Crecimiento, Manihot esculenta, Productividad (es)

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Authors

Cassava (Manihot esculenta Crantz) is an important crop in Africa, Asia, Latin America, and the Caribbean. This species grows adequately in drought conditions and is ideal to ensure food safety in marginal environments, such as soils with low fertility and low rainfall conditions. Complementary irrigation practices can be used, or genotypes with good yield potential can be identified against these conditions to enhance productivity in those environments. For this reason, this research aimed to study several physiological mechanisms and agronomical characteristics in eight cassava clones under prolonged water deficit. The experimental design was a split-plot where the principal plot was composed of three irrigation treatments (7, 15, and 21 days without irrigation, DWI) and the secondary plot by the eight clones. The results showed that cassava plants against drought conditions (21 DWI) decreased their growth, foliar expansion, and partially closed the stomata, avoiding water losses through transpiration. The variables of the net assimilation rate of CO2, yield, and biomass accumulation were not affected by the maximum drought period. The best clones under drought were Guajira, Guajira 3, Guajira 4, Concha Rosada, and MeVen 77-1. The frequency of irrigation 15 DWI increased the variables of gas exchange and vegetative growth. This behavior is due to the ability to tolerate complex conditions through morphological and physiological mechanisms, among them, long life leaf, stomatal control, and high photosynthetic potential.

La yuca (Manihot esculenta Crantz) es un cultivo importante en África, Asia, América Latina y el Caribe. Esta especie crece adecuadamente en condiciones de sequía y es ideal para garantizar la seguridad agroalimentaria en ambientes marginales, tales como suelos con baja fertilidad y bajas precipitaciones. Para ampliar la productividad en tales ambientes, se pueden utilizar prácticas de riego complementario o identificar genotipos con buen potencial de rendimiento frente a estas condiciones. Por ello, se planteó este experimento con el objetivo de estudiar algunos mecanismos fisiológicos y características agronómicas en ocho clones de yuca en condiciones de déficit hídrico prolongado. Se realizó un diseño experimental en parcelas divididas, donde la parcela principal estuvo conformada por tres niveles de riego (7, 15 y 21días sin riego, DSR) y la parcela secundaria por ocho clones de yuca. Los resultados muestran que las plantas de yuca frente a condiciones de sequía (21 DSR) disminuyeron su crecimiento, expansión foliar y cerraron parcialmente los estomas, evitando las pérdidas de agua por transpiración, sin afectar las variables de tasa de asimilación neta de CO2, rendimiento y acumulación de biomasa. Los clones que sobresalieron en este tratamiento fueron Guajira, Guajira 3, Guajira 4, Concha Rosada y MeVen 77-1. La frecuencia de riego 15 DSR afectó positivamente las variables de intercambio gaseoso y crecimiento vegetativo. Este comportamiento se debe a la capacidad de tolerar condiciones complejas mediante mecanismos morfológicos y fisiológicos, entre ellos, vida útil de la hoja, control estomático y alto potencial fotosintético.

References

Albuquerque JAA, Sediyama T, Silva AA, Sediyama CS, Alves JMA e Neto FA. 2009. Caracterização morfológica e agronômica de clones de mandioca cultivados no estado de Roraima. Revista Brasileira de Ciências Agrárias 4(4): 388-394. doi: 10.5039/agraria.v4i4a3

Alves AAC and Setter TL. 2004. Response of cassava leaf area expansion to water deficit: cell proliferation, cell expansion and delayed development. Annals of Botany 94(4): 605–613. doi: 10.1093/aob/mch179

Barbosa GM. 2013. Caracterização morfofisiológica de clones de mandioca em cândido sales-ba (Tesis Magister Scientarum). Universidad Estadual do Sudoeste da Bahia. Vitoria Da Conquista, Brasil. 114 p.

Bhatt RM and Srinivasa NK. 2005. Influence of pod load response of okra to water stress. Indian Journal of Plant Physiology 10(1): 54-59.

Caraballo L y Velásquez E. 1997. Respuesta de tres cultivares de yuca a diferentes condiciones hídricas y fechas de cosecha. Agronomía tropical 50(2): 267-284.

Cruz JL, LeCain DR, Alves AAC, Coelho Filho MA and Coelho EF. 2018. Elevated CO2 reduces whole transpiration and substantially improves root production of cassava grown under water deficit. Archives of Agronomy and Soil Science 64(12):1623-1634. doi: 10.1080/03650340.2018.1446523

Daryanto S, Wang L, Jacinthe PA. 2017. Global synthesis of drought effects on cereal, legume, tuber and root crops production: A review. Agricultural Water Management 179: 18-33. doi: 10.1016/j.agwat.2016.04.022

De Tafur SM. 2002. Capitulo 3 - Fisiología de la yuca (Manihot esculenta Crantz). En: Ceballos H and Ospina B (eds). La Yuca en el Tercer Milenio: Sistemas Modernos de Producción, Procesamiento, Utilización y Comercialización. CIAT, Cali. pp. 4-45.

El-Sharkawy MA. 2007. Physiological characteristics of cassava tolerance to prolonged drought in the tropics: Implications for breeding cultivars adapted to seasonally dry and semiarid environments. Brazilian Journal of Plant Physiology 19(4): 257-286. doi: 10.1590/S1677-04202007000400003

El-Sharkawy M and De Tafur SM. 2007. Genotypic and within canopy variation in leaf carbon isotope discrimination and its relation to short-term leaf gas exchange characteristics in cassava grown under rain-fed conditions in the tropics. Photosynthetica 45(4): 515-526. doi: 10.1007/s11099-007-0089-y

El-Sharkawy MA. 2012. Stress-tolerant cassava: The role of integrative ecophysiology-breeding research in crop improvement. Open Journal of Soil Science 2(2): 162-186. doi: 10.4236/ojss.2012.22022.

FAO. 2012. Base de datos. En: http://www.fao.org/statistics/databases/es/ ; consulta: junio 2012

Fedeagro. 2013. Base de datos. Confederacion de Asociaciones de Productores Agropecuarios. En : http: //www.fedeagro.org/produccion/ ; consulta: junio 2014

Helal NAS, Eisa SS and Attia A. 2013. Morphological and chemical studies on influence of water deficit on cassava. World Journal of Agricultural Sciences 9(5): 369-376. doi: 10.5829/idosi.wjas.2013.9.5.1801

Kengkanna J, Jakaew P, Amawan S, Busener N, Bucksch A and Saengwilai P. 2019. Phenotypic variation of cassava root traits and their responses to drought. Applications in Plant Sciences 7(4): e01238. doi: 10.1002/aps3.1238

León R, Polanco D, Zárraga P, Zambrano M, Ramos E, Perdomo D y Marín A. 2013. Caracterización morfológica y agronómica del banco de germoplasma de yuca (Manihot esculenta, Crantz) en el campo experimental de Fagro-UCV. Revista de la facultad de Agronomía de la UCV 39(2): 93-104.

León R, Pérez M, Gutiérrez M, Rodríguez A, Fuenmayor F y Marín C. 2014. Caracterización eco-fisiológica de cuatro clones de yuca (Manihot esculenta Crantz) en el Campo Experimental del INIA-CENIAP. Agronomía Tropical 64(1-2): 97-105.

León R, Pérez M, Fuenmayor F, Gutiérrez M, Rodríguez A, Rodríguez G y Marín C. 2016. Evaluación fisiológica y agronómica de clones promisorios de yuca (Manihot esculenta Crantz) sometidos a condiciones de estrés por sequía. Revista UNELLEZ de Ciencia y tecnología 34: 50-57

León R, Pérez M, Fuenmayor F, Rodríguez A, Rodríguez G y Marín C. 2018. Calidad de las raíces en cuatro clones de yuca (Manihot esculenta Crantz) y efecto del régimen de riego. Bioagro 30(1): 87-91

Ledent JF. 2002. Déficit hídrico y crecimiento de las plantas: Respuestas al déficit hídrico. Comportamiento morfo-fisiológico. Université Catholique de Louvai. Lovaina, Bélgica.

Marín A, Perdomo D, Albarrán JG, Fuenmayor F y Zambrano C. 2008. Evaluación agronómica morfológica y bioquímica de clones élites de yuca a partir de vitro plantas. Interciencia 33(5): 27-35.

Montaldo A. 1996. La yuca frente al hambre del mundo tropical. Primera Edición. Anauco, Maracay. 570 p.

Nogueira R. 1997. Expressões fisiológicas da aceroleira (Malpighia emarginata D.C.) em condições adversas (Tese Doutorado). Universidade Federal de São Paulo. São Carlos, Brasil. 207 p.

Olasanmi O. 2010. Cassava drought tolerance mechanisms re-visited: Evaluation of drought tolerance in contrasting cassava genotypes under water stressed environments. (Doctorate thesis). University of Ibadan. Ibadan, Nigeria. 150 p.

Pipatsitee P, Eiumnoh A, Praseartkul P, Ponganan N, Taota K, Kongpugdee S and Cham-Um S. 2019. Non-Destructive Leaf Area Estimation Model for Overall Growth Performances in Relation to Yield Attributes of Cassava (Manihot esculenta Cranz) under Water Deficit Conditions. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 47(3): 580-591. doi: 10.15835/nbha47311487

Rincón Guerrero N, Olarte Quintero MA y Pérez Naranjo JC. 2012. Determinación del área foliar en fotografías tomadas con una cámara web, un teléfono celular o una cámara semiprofesional. Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín 65(1): 6399-6405.

Rós AB, Silva ACS, de Araújo HS e Narita N. 2011. Crescimento, fenologia e produtividade de cultivares de mandioca. Pesquisa Agropecuária Tropical 41(4): 552-558. doi: 10.5216/pat.v41i4.11075

Rawel H and Kroll J. 2003. The importance of Cassava (Manihot esculenta Crantz) as the main staple food in tropical countries. Deutsche Lebensmittel-Rundschau. 99(3): 102-111.

San José JJ and Mayobre F. 1982. Quantitative growth relationship of cassava (Manihot esculenta Crantz). Crop development in a savanna wet season. Annals of Botany 50(3): 309-316. doi: 10.1093/oxfordjournals.aob.a086370

Scholander PF, Bradstreet ED, Hemmingsen EA and Hammel HT. 1965. Sap pressure in vascular plants: negative hydrostatic pressure can be measured in plants. Science 148(3668): 339–346. doi: 10.1126/science.148.3668.339

Suárez L y Mederos V. 2011 Apuntes sobre el cultivo de la yuca (Manihot esculenta Crantz). Tendencias actuales. Cultivos Tropicales 32(3): 27-35.

Taiz L y Zeiger E. 2006. Fisiología Vegetal. Universitat Jaume I. Castello de la Plana, España.

Tofiño A, Ceballos H y Romero M. 2008. Posibilidades de expansión del cultivo de yuca (Manihot esculenta Crantz) en el Caribe Seco Colombiano a partir de investigación multidisciplinaria. Actualidades Biológicas 30(88): 15-27.

Vandegeer R, Miller RE, Bain M, Gleadow RM and Cavagnaro TR. 2013. Drought adversely affects tuber development and nutritional quality of the staple crop cassava (Manihot esculenta Crantz). Functional Plant Biology 40: 195–200. doi: 10.1071/FP12179