Phenology, seed yield and physiological quality of Brachiaria dictyoneura Stapf cultivated in Costa Rica

Abstract

Brachiaria dictyoneura CIAT 6133 es un pasto adaptado a condiciones de suelos ácidos e infértiles, altamente promisorio en las evaluaciones realizadas en Centro América. Desde 1988, el comportamiento reproductivo ha sido estudiado en tres diferentes ecosistemas de Costa Rica, donde la accesión muestra dos picos de floración bien definidos, en junio y octubre, y fluctuaciones cíclicas de rendimiento de semilla pura (RSP). El efecto de tres niveles de nitrógeno (0, 75, 150 kg/ha), aplicado una semana antes de la floración y el efecto de tres épocas de cosecha (0, +4, +8 días) sobre RSP y la calidad de la semilla se estudiaron en Atenas en 1990. Los resultados indican que la fertilización nitrogenada tardía no tiene efecto sobre la densidad de inflorescencias y RSP, mientras que la época de cosecha afecta marcadamente RSP, reflejando una floración y una maduración de la semilla altamente sincronizada. Altos niveles de nitrógeno aplicado poco antes de la floración incrementan el peso unitario y el vigor de la semilla en términos de velocidad de germinación. La calidad fisiológica de la semilla se caracterizó a través de pruebas de viabilidad en tetrazolio, germinación y emergencia hasta los 34 meses post-cosecha. Dos formas de latencia han sido detectadas, una fisiológica, la otra física, impuesta por la lemma y la palea. La latencia embrional (fisiológica) representa el principal factor limitante de la germinación de esta especie cultivada en Costa Rica. Esta puede ser superada en espiguillas intactas por medio de un período de almacenaje de casi dos años. En semilla recién cosechada, el KNO3 puede reducir sólo en forma parcial dicha latencia en un regimen de luz y temperatura variables. En contraste, la latencia impuesta por las glumas parece operar reduciendo los intercambios gaseosos, pero, también como barrera impermeable a los iones NO3-. La presencia de inhibidores de la germinación a nivel de las glumas no puede ser excluida, mientras que restricciones de caracter mecánico a la emergencia radicular no parecen jugar ningún papel en esta especie. Durante los dos primeros años de almacenamiento a 20°C, la latencia física puede ser eliminada completamente por medio de la escarificación con H2SO4, sin afectar en forma significativa la viabilidad de la semilla. La edad de la semilla, la escarificación y la imbibición con nitrato son factores que interactúan positivamente en eliminar la latencia. Por lo menos se necesitan tres meses de post-maduración antes que la escarificación con ácido, combinada al tratamiento con nitrato, sea efectiva en reducir parcialmente la latencia de la semilla. El máximo efecto de ambos químicos se alcanza seis meses post-cosecha, si se aplican combinados, u 8-10 meses post-cosecha, aplicando uno sólo de estos. El calor seco puede incrementar la germinación reduciendo la latencia física, de acuerdo a la temperatura, el tiempo de exposición a ésta y, posiblemente, al estado de post-maduración de la semilla. La germinación relativa (GR) es el parámetro de más relevancia para comparar valores de germinación entre diferentes lotes. Su uso permite describir la dinámica de la germinación de semilla intacta y escarificada, imbibidas con y sin KNO3. La evolución en el tiempo de GR en los cuatro tratamientos presentó una distribución sigmoide. El modelo logístico es apropiado para interpretar tal distribución en espiguillas intactas, mientras que el de Gompertz se ajusta mejor a las distribuciones de los otros tratamientos. Ambas latencias, física y embrional, siguen un patrón sigmoide, siendo eliminadas completamente después de dos años de post-maduración en un ambiente controlado (20°C y 40 por ciento de humedad relativa). La latencia embrional alcanza valores del 50 por ciento aproximadamente al 9° mes post-cosecha, y la física al 16° mes.

Brachiaria dictyoneura CIAT 6133 is a grass adapted to acid and infertile soil conditions, highly promising in evaluations in Central America. Since 1988, reproductive behavior has been studied in three different ecosystems in Costa Rica, where the accession shows two well-defined flowering peaks, in June and October, and cyclic fluctuations in pure seed yield (PSY). The effect of three nitrogen levels (0, 75, 150 kg/ha), applied one week before flowering and the effect of three harvest times (0, +4, +8 days) on PSY and seed quality were studied in Atenas in 1990. Results indicate that late nitrogen fertilization has no effect on inflorescence density and PSR, while harvest time markedly affects PSR, reflecting highly synchronized flowering and seed maturation. High levels of nitrogen applied shortly before flowering increase unit weight and seed vigor in terms of germination speed. Seed physiological quality was characterized through tetrazolium viability, germination and emergence tests up to 34 months post-harvest. Two forms of dormancy have been detected, one physiological, the other physical, imposed by lemma and palea. Embryonic (physiological) dormancy represents the main factor limiting germination of this species cultivated in Costa Rica. This can be overcome in intact spikelets by means of a storage period of almost two years. In freshly harvested seed, KNO3 can only partially reduce dormancy in a variable light and temperature regime. In contrast, dormancy imposed by glumes seems to operate by reducing gas exchanges, but also as an impermeable barrier to NO3- ions. The presence of germination inhibitors at the glume level cannot be excluded, while mechanical constraints to root emergence do not seem to play a role in this species. During the first two years of storage at 20°C, physical dormancy can be completely eliminated by scarification with H2SO4 without significantly affecting seed viability. Seed age, scarification and nitrate imbibition are factors that interact positively in eliminating dormancy. At least three months of post-ripening are needed before acid scarification, combined with nitrate treatment, is effective in partially reducing seed dormancy. The maximum effect of both chemicals is reached six months post-harvest, if applied in combination, or 8-10 months post-harvest, if applied alone. Dry heat can increase germination by reducing physical dormancy, depending on the temperature, the time of exposure and, possibly, the post-maturation state of the seed. Relative germination (GR) is the most relevant parameter to compare germination values between different lots. Its use allows describing the germination dynamics of intact and scarified seed, imbibed with and without KNO3. The evolution over time of GR in the four treatments showed a sigmoid distribution. The logistic model is appropriate to interpret such a distribution in intact spikelets, while the Gompertz model fits better the distributions of the other treatments. Both physical and embryonic dormancy follow a sigmoid pattern, being completely eliminated after two years of post-ripening in a controlled environment (20°C and 40 percent relative humidity). Embryonic dormancy reached values of 50 percent at approximately 9 months post-harvest, and physical dormancy at 16 months.