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ÍNDICES DE REFLECTANCIA Y RENDIMIENTO DEL FRIJOL CONAPLICACIONES DE NITRÓGENOSpectral Reflectance Indices and Yield in Bean with Nitrogen ApplicationsM. Gutiérrez-Rodríguez 1 , J. Alberto Escalante-Estrada 1‡ , M. Teresa Rodríguez-González 1y Matthew P. Reynolds 2RESUMENSe realizaron <strong>aplicaciones</strong> <strong>de</strong> nitrógeno (0, 100 y200 kg ha -1 ) en el cultivo <strong>de</strong>l <strong>frijol</strong> (Phaseolusvulgaris L.) cv. Flor <strong>de</strong> Durazno para buscarincrementos en la biomasa, en el <strong>rendimiento</strong> y surelación <strong>con</strong> el índice <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel(NDVI). El estudio se llevó a cabo en Montecillo,estado <strong>de</strong> México durante el ciclo <strong>de</strong> lluvias (junioseptiembre,2001) <strong>con</strong> una <strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> 25 plantas m -2y un diseño <strong>de</strong> bloques completos al azar. La<strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel se midió <strong>con</strong> un radiómetroportátil (FieldSpec, USA) a 14, 25, 32, 39, 50, 84 y88 días <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la siembra (dds). Los resultadosseñalan que el <strong>rendimiento</strong> agronómico más alto(549 g m -2 ) se logró <strong>con</strong> la aplicación <strong>de</strong> 200 kg ha -1<strong>de</strong> N, mientras que el más bajo (323 g m -2 )correspondió a N0. El número <strong>de</strong> racimos, número <strong>de</strong>vainas y semillas m -2 fueron los componentesrelacionados <strong>con</strong> estos cambios en el <strong>rendimiento</strong>. Labiomasa y el índice <strong>de</strong> cosecha también fueronsignificativamente más altos en N200 (1003 g m -2 y46%, respectivamente), que <strong>con</strong> N0 (932 g m -2 parabiomasa y 35% para el índice <strong>de</strong> cosecha). El valormás alto <strong>de</strong> NDVI se presentó en la etapa <strong>de</strong>floración-llenado <strong>de</strong> vaina (50 a 84 dds) y,posteriormente, <strong>con</strong>forme el cultivo llegó a lamadurez fisiológica, disminuyó. El NDVI mostró unacorrelación alta <strong>con</strong> la radiación interceptada(r 2 = 0.62 a 0.80), biomasa (r 2 = 0.73 a 0.98), índice <strong>de</strong>área foliar (r 2 = 0.89 a 0.91) y <strong>con</strong> el <strong>rendimiento</strong> final(r 2 = 0.99). El <strong>rendimiento</strong> y la biomasa <strong>de</strong>l <strong>frijol</strong>incrementaron <strong>con</strong> la aplicación <strong>de</strong> N (200 kg ha -1 ). Seobservó que el NDVI pue<strong>de</strong> ser un estimador <strong>de</strong>l<strong>rendimiento</strong> biológico y agronómico en <strong>frijol</strong>.1 Instituto <strong>de</strong> Recursos Naturales, Colegio <strong>de</strong> Postgraduados.56230 Montecillo, estado <strong>de</strong> México.‡ Autor responsable (jasse@colpos.mx)2 International Maize and Wheat Improvement Centre(CIMMYT). Houston, TX 77205, USA.Recibido: Noviembre <strong>de</strong> 2002. Aceptado: Mayo <strong>de</strong> 2004.Publicado en Terra Latinoamericana 22: 409-416.Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., radiometría,biomasa, leguminosas.SUMMARYDifferent nitrogen (N) rates (0, 100, and 200kg ha -1 ) were applied in bean (Phaseolus vulgaris L.)plants cv. Flor <strong>de</strong> Durazno to <strong>de</strong>termine whether thebiomass and yield were related to the normalizeddifference vegetation in<strong>de</strong>x (NDVI). The study wascarried out in Montecillo, Mexico un<strong>de</strong>r rainfed<strong>con</strong>ditions (June-September, 2001) with a <strong>de</strong>nsity of25 plants m -2 using a randomized complete block<strong>de</strong>sign. Canopy reflectance was measured with aportable radiometer (FieldSpec, USA) at 14, 25, 32,39, 50, 84, and 88 days after sowing (das). The resultsshowed that the high seed yield was increased with200 kg ha -1 N (549 g m -2 ), while N0 treatment had lowseed yield (323 g m -2 ). Raceme number, pod numberand seeds m -2 were related to high yield. Biomass andharvest in<strong>de</strong>x were also higher in N200, 1003 g m -2and 46%, respectively, compared with 932 g m -2 and35% for the N0 treatment. The maximum NDVIvalues occurred during the flowering-pod filling stage(50 to 84 das); when the plants began senescence, theNDVI values <strong>de</strong>creased. NDVI showed a strongrelationship with absorbed radiation (r 2 = 0.62 to0.80), biomass (r 2 = 0.73 to 0.98), leaf area in<strong>de</strong>x(r 2 = 0.89 to 0.91), and seed yield (r 2 = 0.99). Seedyield and biomass production were increased withN fertilization rates. It was observed that NDVIestimated seed yield and biomass in bean plants.In<strong>de</strong>x words:. Phaseolus vulgaris L., radiometry,biomass, legume.INTRODUCCIÓNEl <strong>frijol</strong> común (Phaseolus vulgaris L.) es laprincipal especie <strong>de</strong> las leguminosas que se utilizacomo fuente <strong>de</strong> proteínas para la mayoría <strong>de</strong> lapoblación en México y América Latina, aunquetambién se cultiva extensamente en otros países <strong>de</strong>l409


TERRA Latinoamericana VOLUMEN 22 NÚMERO 4, 2004tercer mundo (Huerta-Díaz et al., 1997; Escalante-Estrada et al., 1999).El nitrógeno (N) es el principal elemento quelimita el <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> los cultivos (Liebman et al.,1995). La aplicación <strong>de</strong> N en <strong>frijol</strong> incrementa su<strong>rendimiento</strong> (semilla) y la biomasa, <strong>de</strong>bido a queestimula el crecimiento <strong>de</strong>l dosel vegetal y <strong>de</strong>l número<strong>de</strong> flores (Liebman et al., 1995; Huerta-Díaz et al.,1997; Escalante-Estrada et al., 1999).Por otra parte, la búsqueda <strong>de</strong> estimadores físicos<strong>de</strong>l <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> los cultivos ha sido objeto <strong>de</strong>diversas investigaciones, <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> éstas, las técnicas<strong>de</strong> percepción remota, que se basan en la radiometría(en particular la <strong>reflectancia</strong>) pue<strong>de</strong>n proveer valiosainformación <strong>con</strong> medidas instantáneas sobre el estadofisiológico <strong>de</strong> un cultivo (Araus, 1996; Peñuelas,1998; Araus et al., 2001). Los índices <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong>se basan en ecuaciones <strong>con</strong> operaciones simples ylongitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda específicas, que resumen grancantidad <strong>de</strong> información, <strong>con</strong>tenida en un espectro <strong>de</strong><strong>reflectancia</strong>. El índice <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel<strong>con</strong>ocido como NDVI (normalized differencevegetation in<strong>de</strong>x) mi<strong>de</strong> el <strong>con</strong>traste <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> enel espectro rojo (680 nm) e infrarrojo (900 nm) y secalcula <strong>de</strong> la siguiente manera:NDVI=R NIR -R RED (R NIR +R RED ) -1Don<strong>de</strong>: R NIR y R RED es la <strong>reflectancia</strong> en el espectroinfrarrojo cercano y rojo, respectivamente (Araus,1996; Peñuelas, 1998; Araus et al., 2001).El NDVI pue<strong>de</strong> utilizarse como un indicador <strong>de</strong> labiomasa <strong>de</strong>l dosel, índice <strong>de</strong> área foliar (IAF),radiación interceptada y capacidad fotosintética <strong>de</strong> uncultivo. Probablemente, es el índice más usado paraanalizar la vegetación a nivel <strong>con</strong>tinental y global(Gamon et al., 1997).Durante el ciclo <strong>de</strong> crecimiento <strong>de</strong> un cultivo, elíndice NDVI pue<strong>de</strong> evaluar la absorción <strong>de</strong> radiación,uno <strong>de</strong> los parámetros que <strong>de</strong>termina biomasa y<strong>rendimiento</strong> final (Gamon et al., 1997). Carlson yRipley (1997) en<strong>con</strong>traron, en trigo, que la radiacióninterceptada y el IAF mostraron una correlación alta<strong>con</strong> el NDVI.El <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> grano también pue<strong>de</strong> pre<strong>de</strong>cirse<strong>con</strong> medidas sucesivas <strong>de</strong> NDVI durante la estación<strong>de</strong> crecimiento (Wiegand et al., 1991). En trigo,NDVI se asocia <strong>con</strong> el <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> grano (r 2 = 0.55a 0.66), <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la etapa <strong>de</strong> espigamiento, hasta lasenescencia (Rudorff y Batista, 1990; Wiegand yRichardson, 1990).También, es posible estimar el <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong>clorofila (el cual se relaciona <strong>con</strong> la actividadfotosintética) <strong>con</strong> los métodos <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> a unalongitud <strong>de</strong> 680 nm. Chappelle et al. (1992)<strong>de</strong>sarrollaron los índices RARS (ratio analysis ofreflectance spectra) para la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> clorofilaa y b (RARSa y RARSb, respectivamente). Estosíndices estimaron el <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> clorofila a (r = 0.93)y clorofila b (r = 0.82) en hojas <strong>de</strong> soya.En <strong>frijol</strong>, los estudios empleando radiometría sonlimitados, algunos <strong>de</strong> ellos mi<strong>de</strong>n el <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong>proteína total, área foliar y posición angular <strong>de</strong> lashojas (Wu et al., 1993; Canteri et al., 1998). Pero noexisten estudios que se relacionen <strong>con</strong> la producción<strong>de</strong> biomasa y <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> semilla.Debido a que el crecimiento <strong>de</strong> un cultivo está<strong>de</strong>terminado, en parte, por la disponibilidad <strong>de</strong> N, elcual influye en el tamaño <strong>de</strong>l dosel (área foliar,biomasa, absorción <strong>de</strong> radiación y capacidadfotosintética), los índices <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> pue<strong>de</strong>nindicar diferencias en el crecimiento <strong>de</strong> <strong>frijol</strong> por<strong>aplicaciones</strong> <strong>de</strong> N y pre<strong>de</strong>cir el <strong>rendimiento</strong> final; porello, los objetivos <strong>de</strong>l presente trabajo fueron:(i) <strong>con</strong>ocer el efecto <strong>de</strong> la aplicación <strong>de</strong> N (0, 100 y200 kg ha -1 ) sobre la producción <strong>de</strong> biomasa,<strong>rendimiento</strong> y sus componentes; (ii) <strong>de</strong>terminar larelación entre NDVI <strong>con</strong> la radiación interceptada,IAF y biomasa a través <strong>de</strong>l <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong>l cultivo;(iii) <strong>de</strong>terminar el índice RARSa como estimador <strong>de</strong>l<strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> clorofila; y (iv) <strong>de</strong>terminar la relación <strong>de</strong>los índices <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> <strong>con</strong> el <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> <strong>frijol</strong>.MATERIAL Y MÉTODOSSemillas <strong>de</strong> <strong>frijol</strong> (Phaseolus vulgaris L.) cv. Flor<strong>de</strong> Durazno <strong>de</strong> crecimiento <strong>de</strong>terminado (Tipo I),proporcionadas por el Instituto Nacional <strong>de</strong>Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias(INIFAP) (Campos-Escu<strong>de</strong>ro et al., 1998), sesembraron el 28 <strong>de</strong> mayo <strong>de</strong> 2001 en <strong>con</strong>diciones <strong>de</strong>temporal en Montecillo, estado <strong>de</strong> México (19º19’ N,98º54’ O y 2250 m <strong>de</strong> altitud) <strong>con</strong> clima semiárido(BS1) y un Fluvisol (FAO, 1974; Escalante-Estrada etal., 1999). Se aplicaron riegos <strong>de</strong> auxilio paragerminación <strong>de</strong> semillas y establecimiento <strong>de</strong>plántulas. Las parcelas <strong>con</strong>sistieron en tres surcos <strong>de</strong> 2m <strong>de</strong> longitud <strong>con</strong> una separación <strong>de</strong> 0.6 m <strong>con</strong> una<strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> población <strong>de</strong> 25 plantas m -2 . Lostratamientos <strong>con</strong>sistieron en la aplicación <strong>de</strong> 0 (N0),100 (N100) y 200 (N200) kg ha -1 <strong>de</strong> N. Del N, 50% seaplicó antes <strong>de</strong> la siembra y el resto al inicio <strong>de</strong> la410


GUTIÉRREZ ET AL. ÍNDICES DE REFLECTANCIA Y RENDIMIENTO DEL FRIJOL CON APLICACIONES DE NITRÓGENOfloración (37 dds). A<strong>de</strong>más, todo el experimento sefertilizó <strong>con</strong> 100 kg ha -1 <strong>de</strong> P 2 O 5 . El diseñoexperimental fue <strong>de</strong> bloques completos al azar <strong>con</strong>cuatro repeticiones. Durante el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong>l cultivo,se registró la temperatura máxima, mínima y media(media <strong>de</strong> cada 10 días) y la suma <strong>de</strong>cenal <strong>de</strong> laprecipitación (mm).Las medidas <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel se realizaronen día soleado en todas las parcelas, <strong>con</strong> base en eldiseño experimental. Se tomó la lectura al azar <strong>de</strong>ntro<strong>de</strong> cada unidad experimental a 14 (V1), 25 (V4), 32(aparición <strong>de</strong> racimos), 39 (aparición <strong>de</strong> botonesflorales), 50 (floración), 84 y 88 días <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> lasiembra (dds) (llenado <strong>de</strong> vaina). Para ello, se utilizóun radiómetro portátil FieldSpec (Analytical SpectralDevices, Boul<strong>de</strong>r, CO) en el intervalo <strong>de</strong> 350 a1100 nm. El equipo se calibró previamente <strong>con</strong> unpanel blanco <strong>de</strong> referencia <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong> bario(Labsphere Inc., North Sutton, NH). Esto se midió auna altura <strong>de</strong> 0.5 m arriba <strong>de</strong>l dosel <strong>de</strong>l <strong>frijol</strong>,utilizando un lente <strong>de</strong> 10 o <strong>de</strong> apertura.Los índices <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> que se calcularonfueron: índice <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel (NDVI) y elíndice <strong>de</strong>l <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> clorofila (RARSa), como a<strong>con</strong>tinuación se indica:NDVI = (R 900 -R 680 )/(R 900 +R 680 ) y RARSa = R 680 /R 800Don<strong>de</strong>: R es la <strong>reflectancia</strong> a 680, 800 y 900 nm.Araus (1996), Peñuelas (1998), Chappelle et al.(1992) y Araus et al. (2001) <strong>de</strong>scribieron ambasecuaciones.Se <strong>de</strong>terminó el área foliar en un integrador <strong>de</strong>área Hayashi (Denko, Japón). El índice <strong>de</strong> área foliar(IAF) se estimó mediante la ecuación:IAF=AF*DP/SDon<strong>de</strong>: AF es el área foliar por planta (en dm 2 ), DP la<strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> población (plantas m -2 ) y S el área queocupó el cultivo (m 2 ).Las <strong>de</strong>terminaciones <strong>de</strong> radiación interceptada sehicieron <strong>con</strong> un sensor lineal <strong>de</strong> quantum (Lycor,USA), el cual se colocó <strong>de</strong> manera perpendicular a lossurcos <strong>de</strong>l cultivo arriba (AD) y <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong>l dosel(BD). Primero, se calculó la luz transmitida (T) por eldosel:T = BD*100/ADA partir <strong>de</strong> T, se procedió a calcular GC mediantela ecuación:GC=100-T(%).Don<strong>de</strong>: GC (ground cover) representa la radiacióninterceptada por el cultivo, en porcentaje (Adams yArkin, 1977).En la cosecha final, se <strong>de</strong>terminó el <strong>rendimiento</strong>en semilla (peso seco <strong>de</strong>l grano <strong>con</strong> 10% <strong>de</strong> humedad)y sus componentes como número <strong>de</strong> semillas m -2 ,tamaño <strong>de</strong> semilla (peso <strong>de</strong> 100 semillas), número <strong>de</strong>vainas <strong>con</strong> semilla m -2 , número <strong>de</strong> semillas vaina -1 yel número <strong>de</strong> semillas m -2 . La biomasa total (g m -2 ) se<strong>de</strong>terminó sumando el peso seco <strong>de</strong> hojas caídas, talloy estructuras reproductivas (secadas a 75 ºC por 48 h)y el índice <strong>de</strong> cosecha (IC) (materia seca <strong>de</strong> lasemilla/materia seca total <strong>de</strong> la parte aérea <strong>de</strong>lcultivo), se calculó siguiendo el criterio <strong>de</strong> Escalante-Estrada et al. (1995, 1999).A las variables <strong>de</strong> estudio se les aplicó un análisis<strong>de</strong> varianza (ANOVA) y un análisis <strong>de</strong> regresiónmediante el paquete estadístico SAS (SAS Institute,1990).RESULTADOS Y DISCUSIÓNDurante el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong>l <strong>frijol</strong>, la temperaturamáxima osciló entre 23 y 27 o C, la temperaturamínima entre 11 y 14 o C y la temperatura promedioentre 17 y 19 o C. La precipitación que se acumulódurante toda la estación <strong>de</strong> crecimiento fue <strong>de</strong>445 mm.Rendimiento y sus ComponentesEl <strong>rendimiento</strong> en semilla, los racimos m -2 ,número <strong>de</strong> semillas m -2 y vainas m -2 incrementaron<strong>con</strong> la aplicación <strong>de</strong> 200 kg ha -1 <strong>de</strong> N (N200),mientras que los tratamientos N0 y N100 nopresentaron diferencias significativas (P ≤ 0.05)(Cuadro 1). No se observaron diferenciassignificativas en semillas vaina -1 y peso <strong>de</strong>100 semillas por efecto <strong>de</strong>l N. El tamaño <strong>de</strong> semilla yel número <strong>de</strong> semillas por vaina son los componentes<strong>de</strong>l <strong>rendimiento</strong> más estables y están más relacionados<strong>con</strong> las características propias <strong>de</strong>l cultivar (Escalante-Estrada et al., 1995).En las parcelas don<strong>de</strong> se aplicó N200, se presentóel <strong>rendimiento</strong> más alto; éste se relacionó <strong>con</strong> mayor411


Cuadro 1. Rendimiento y sus componentes en <strong>frijol</strong> (Phaseolus vulgaris L.) cv. Flor <strong>de</strong> Durazno en función <strong>de</strong> la aplicación <strong>de</strong>nitrógeno a la cosecha final (98 dds).Tratamiento Racimos Vainas Semillas Semillas 100 semillas Rendimiento Biomasa IC- - - - - m -2 - - - - - vaina -1 m -2 g - - - - - g m -2 - - - - -N100 508.3 b † 410.0 b 3.9 a 835.0 b 39.8 a 332.3 b 897.9 b 0.37 bN200 558.3 a 454.2 a 4.0 a 1042.9 a 44.0 a 459.1 a 1002.9 a 0.46 aDMS 46.93 37.56 0.23 36.72 1.07 15.84 26.85 0.02† Medias <strong>con</strong> la misma letra no son significativamente diferentes en una misma columna literal (Tukey a P ≤ 0.05).número <strong>de</strong> vainas y semillas m -2 (Huerta-Díaz et al.,1997; Escalante-Estrada et al., 1999). Una ten<strong>de</strong>nciasimilar se observó en la producción <strong>de</strong> biomasa y en elIC, que también se incrementó <strong>con</strong> la aplicación <strong>de</strong>200 kg ha -1 <strong>de</strong> N (Cuadro 1). El N tiene un efectoestimulante en el <strong>de</strong>sarrollo vegetativo <strong>de</strong> la planta, yaque incrementa el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong>l tallo, área foliar,número <strong>de</strong> hojas y ramas (Huerta-Díaz et al., 1997;Escalante-Estrada et al., 1999).La aplicación <strong>de</strong> 100 kg ha -1 <strong>de</strong> N no ocasionóincremento significativo en el <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> semilla<strong>de</strong>l <strong>frijol</strong>. Probablemente, el alto <strong>con</strong>tenido inicial <strong>de</strong>N en el suelo (durante la siembra) pudo ser<strong>de</strong>terminante en la falta <strong>de</strong> respuesta <strong>de</strong> las plantas <strong>de</strong><strong>frijol</strong> a esta dosis <strong>de</strong> N. Sin embargo, este nivel no se<strong>de</strong>terminó en el presente estudio.Radiación Interceptada, Índice <strong>de</strong> Área Foliar(IAF) y BiomasaRadiación interceptada (%)Indice <strong>de</strong> área foliar100 N0N2008060402005.04.03.02.01.0y=59.3-6.25x+0.20x 2 -0.0015x 3r 2 =0.98**N0N200y=-2.59+0.18x-0.0010x 2r 2 =0.94**y=61.8-6.23x+0.20x 2 -0.0014x 3r 2 =0.92**y=3.1-0.6x+0.06x 2 -0.0005x 3r 2 =0.99y=-1.75+0.13x-0.0006x 2r 2 =0.95**a)b)Debido a que el Tratamiento N100 no presentódiferencias significativas <strong>con</strong> Tratamiento N0 enbiomasa, <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> semillas, radiacióninterceptada, IAF y tampoco en los índices <strong>de</strong><strong>reflectancia</strong>, sólo se discuten los Tratamientos N0 yN200 que fueron los más <strong>con</strong>trastantes.La radiación interceptada fue superior en N200<strong>de</strong>s<strong>de</strong> 50 dds (66.2%) en relación <strong>con</strong> el TratamientoN0 (61.2%) como se muestra en la Figura 1a. Lamáxima radiación interceptada (83.6%) se registró enN200 durante la etapa <strong>de</strong> llenado <strong>de</strong> vaina (84 dds) yfue significativamente superior (P ≤ 0.05) aN0 (71.1%). Al inicio <strong>de</strong> la madurez fisiológica(88 dds), la abscisión <strong>de</strong> hojas provocó que laradiación interceptada disminuyera, pero N200mantuvo un valor significantemente más alto (52.6%)que N0 (40.5%). Una ten<strong>de</strong>ncia similar se observóen el IAF, que se evaluó hasta 84 dds. En esta fecha,Biomasa (g m -2 )0.012001000800600400200N0N200y=297.7-39.9x+1.43x 2 -0.009x 3r 2 =0.98**00 20 40 60 80 100 120Días <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la siembrac)y=455.2-46.8x+1.36x 2 -0.008x 3r 2 =0.99**Figura 1. Dinámica <strong>de</strong> la radiación interceptada, índice <strong>de</strong>lárea foliar (IAF) y biomasa producida en <strong>frijol</strong> (Phaseolusvulgaris L.) cv. Flor <strong>de</strong> Durazno en función <strong>de</strong> la aplicación <strong>de</strong>nitrógeno. (**) significativo a P ≤ 0.01. Montecillo, México.Verano, 2001. (• ,• correspon<strong>de</strong>n a 0 y 200 kg ha -1 <strong>de</strong> N,respectivamente).412


TERRA Latinoamericana VOLUMEN 22 NÚMERO 4, 2004NDVINDVINDVI0.940.920.900.880.860.840.820.800 20 40 60 80 1000.940.920.900.880.860.840.82Radiación interceptada0.800 1 2 3 4 5 60.940.920.900.880.860.840.82y=0.83x/4.99+xr 2 =0.81*y=0.93x/7.60+xr 2 =0.98**y=0.78+0.06x-0.006x 2r 2 =0.91**IAFBiomasay=0.76x/3.04+xr 2 =0.62N0N200y=0.77+0.07x-0.001x 2r 2 =0.89*N0N200y=0.73x/9.36+xr 2 =0.73N0N2000.800 200 400 600 800 1000 1200 1400Figura 3. Relación <strong>de</strong>l índice <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel (NDVI)<strong>con</strong> radiación interceptada, índice <strong>de</strong> área foliar (IAF) ybiomasa hasta la etapa <strong>de</strong> llenado <strong>de</strong> vaina (84 dds) en <strong>frijol</strong>(Phaseolus vulgaris L.) cv. Flor <strong>de</strong> Durazno en función <strong>de</strong> laaplicación <strong>de</strong> nitrógeno (*,**) significativo a P ≤ 0.05 y 0.01respectivamente. Montecillo, México. Verano, 2001.(• , • correspon<strong>de</strong>n a 0 y 200 kg ha -1 <strong>de</strong> N, respectivamente).a)b)c)Rendimiento <strong>de</strong> semilla (g m -2 )480460440420400380360340N100y=-4917+5830xr 2 =0.99**320N03000.895 0.900 0.905 0.910 0.915 0.920 0.925NDVIN200Figura 4. Relación entre el índice <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel(NDVI) <strong>con</strong> el <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> semilla en <strong>frijol</strong> (Phaseolusvulgaris L.) cv. Flor <strong>de</strong> Durazno <strong>con</strong> <strong>aplicaciones</strong> <strong>de</strong> nitrógeno.(**) significativo a P ≤ 0.001 Montecillo, México. Verano,2001.(Figura 4). Con medidas periódicas <strong>de</strong> NDVI duranteel ciclo <strong>de</strong> crecimiento <strong>de</strong> un cultivo, pue<strong>de</strong> evaluarsela absorción <strong>de</strong> radiación, pues <strong>de</strong>termina biomasatotal y el <strong>rendimiento</strong> final (Gamon et al., 1997). Lafertilización nitrogenada promueve una disminuciónen la <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l rojo y un incremento en elinfrarrojo; lo <strong>con</strong>trario suce<strong>de</strong> cuando no se aplica N.Esto ocurre por que la radiación es interceptada por undosel más gran<strong>de</strong> (mayor área foliar) y, por ello, la<strong>reflectancia</strong> en el infrarrojo aumenta (Serrano et al.,2000). NDVI pue<strong>de</strong> ser utilizado para pre<strong>de</strong>cir el<strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong>l cultivo <strong>con</strong> el empleo <strong>de</strong> ecuacionesempíricas <strong>de</strong> regresión (Wiegand et al. 1991; Serranoet al., 2000). Wiegand y Richardson (1990) reportaronuna r 2 = 0.55 para pre<strong>de</strong>cir <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> grano entrigo, cuando se midió este índice en cuatro etapas <strong>de</strong>crecimiento. De manera similar, Rudorff y Batista(1990) reportaron una r 2 = 0.66 entre el <strong>rendimiento</strong><strong>de</strong> trigo y una integración <strong>de</strong>l índice <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong><strong>de</strong>l dosel, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el embuche, hasta que las plantasestuvieron completamente senescentes. En el presenteestudio, la aplicación <strong>de</strong> N al cultivo <strong>de</strong> <strong>frijol</strong>incrementó la producción <strong>de</strong> biomasa y el <strong>rendimiento</strong><strong>de</strong> semilla, y el NDVI.Estimación <strong>de</strong>l Contenido <strong>de</strong> Clorofila a (RARSa)El índice que estima el <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> clorofila(RARSa) muestra una relación inversa a través<strong>de</strong>l <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> las plantas <strong>de</strong> <strong>frijol</strong> (Figura 5). Los414


GUTIÉRREZ ET AL. ÍNDICES DE REFLECTANCIA Y RENDIMIENTO DEL FRIJOL CON APLICACIONES DE NITRÓGENORARSa0.180.160.140.120.100.080.06N0N200y=0.25-0.008x+0.00007x 2r 2 =0.59intercepción <strong>de</strong> radiación y producción <strong>de</strong> biomasa. Elíndice <strong>de</strong> <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel (NDVI) pue<strong>de</strong> ser unestimador <strong>de</strong> la radiación interceptada <strong>de</strong>l crecimientofoliar (índice <strong>de</strong>l área foliar), <strong>de</strong> la producción <strong>de</strong>biomasa y <strong>de</strong>l <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> semilla <strong>de</strong>l <strong>frijol</strong> cv.Flor <strong>de</strong> Durazno.LITERATURA CITADA0.040.020.0020 30 40 50 60 70 80 90 100Días <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> la siembray=0.28-0.008x+0.00007x 2r 2 =0.64Figura 5. Dinámica <strong>de</strong>l índice que estima el <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong>clorofila (RARSa) en <strong>frijol</strong> (Phaseolus vulgaris L.) cv. Flor <strong>de</strong>Durazno en función <strong>de</strong> la aplicación <strong>de</strong> nitrógeno. Montecillo,México. Verano, 2001.(• , • correspon<strong>de</strong>n a 0 y 200 kg ha -1 <strong>de</strong> N, respectivamente).valores más altos se presentan en la etapa vegetativa ycerca <strong>de</strong> la madurez fisiológica, mientras que losvalores más bajos correspon<strong>de</strong>n a la etapa <strong>de</strong> floracióny llenado <strong>de</strong> vaina. Esto se <strong>de</strong>be a que la molécula <strong>de</strong>clorofila absorbe radiación a 680 nm y, en una etapajoven o <strong>de</strong> senescencia, hay menor <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong>clorofila y, en <strong>con</strong>secuencia, la radiación a estalongitud <strong>de</strong> onda se refleja. Durante la etapa <strong>de</strong>floración y <strong>de</strong> llenado <strong>de</strong> vaina, cuando se tiene lamáxima área foliar, hay mayor <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> clorofilaen el dosel <strong>de</strong>l <strong>frijol</strong> y se absorbe más radiación a 680nm.El <strong>frijol</strong> <strong>con</strong> N200 presentó mayor <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong>clorofila a 84 y 88 dds (0.041 y 0.120,respectivamente), mientras que N0 mostró el<strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> clorofila más bajo (0.055 a 84 dds y0.160 a 88 dds). El N está estrechamente asociado <strong>con</strong>la cantidad <strong>de</strong> clorofila en las hojas. Esta última pue<strong>de</strong>ser un indicador <strong>de</strong>l <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> N en cultivos comomaíz y la <strong>reflectancia</strong> <strong>de</strong>l dosel pue<strong>de</strong> ayudar a<strong>de</strong>terminar este <strong>con</strong>tenido <strong>de</strong> N en hojas <strong>de</strong> algodón,soya y trigo (Tarpley et al., 2000).CONCLUSIONESEl <strong>rendimiento</strong> <strong>de</strong> semilla, la biomasa y el índice<strong>de</strong> cosecha incrementaron <strong>con</strong> la aplicación <strong>de</strong>200 kg ha -1 <strong>de</strong> N. El <strong>frijol</strong> <strong>con</strong> ese tratamiento mostrómayor número <strong>de</strong> racimos m -2 , vainas m -2 y número<strong>de</strong> semillas m -2 . Asimismo, estimuló el crecimiento <strong>de</strong>las hojas (mayor índice <strong>de</strong> área foliar) <strong>con</strong> una mayorAdams, J.E. y G.E. Arkin. 1977. 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Producción <strong>de</strong>biomasa y grano en <strong>frijol</strong> Phaseolus vulgaris L. En función<strong>de</strong> la fertilización nitrogenada y la inoculación <strong>con</strong> Rhizobium415


TERRA Latinoamericana VOLUMEN 22 NÚMERO 4, 2004leguminosarum Biovar phaseoli. Rev. Fitot. Mexicana20: 45-56.Liebman, M., S. Corson, R.J. Rowe y W.A. Halteman. 1995. Drybean responses to nitrogen fertilizer in two tillage and residuemanagement systems. Agron. J. 87: 538-546.Peñuelas, J. 1998. Visible and near-infrared reflectance techniquesfor diagnosing plant physiological status. Trends in Plant Sci.3: 151-156.Rudorff, B.F.T. y G.T. Batista. 1990. Spectral response of wheatand its relationship to agronomic variables in the tropicalregion. Remote Sensing Environ. 31: 53-63.SAS Institute. 1990. SAS/STAT user’s gui<strong>de</strong>. Version 6.Cary, NC.Serrano, L., I. Filella y J. Peñuelas. 2000. Remote sensing ofbiomass and yield of winter wheat un<strong>de</strong>r different nitrogensupplies. Crop Sci. 40: 723–731.Shanahan, J.F., J.S. Schepers, D.D. Francis, G.E. Varvel,W.W. Wilhelm, J.M. Tringe, M.R. Schlemmer y D.J. Major.2001. Use of remote-sensing imagery to estimate corn grainyield. Agron. J. 93: 583-589.Tarpley, L., K.R. Reddy y G.F. Sassenrath-Cole. 2000.Reflectance indices with precision and accuracy in predictingcotton leaf nitrogen <strong>con</strong>centration. Crop Sci. 40: 1814-1819.Tollenaar, M. 1992. Radiation use efficiency of an old and a newmaize hybrid. Agron. J. 84: 536-541.Wiegand, C.L. y A.J. Richardson. 1990. Use of spectral vegetationindices to infer leaf area, evapotranspiration and yield.II. Results. Agron. J. 82: 630-636.Wiegand, C.L., A.J. Richardson, D.E. Escobar yA.H. Gerbermann. 1991. Vegetation indices in cropassessments. Remote Sensing Environ. 35: 105-119.Wu, X.Q., D.S. Liang, Y.F. Wu, H.F. Yang y X.Q. Wang. 1993.Determination of cru<strong>de</strong> protein and fibre <strong>con</strong>tents in Frenchbean by means of near infrared reflectance spectroscopy.Crop Genet. Resour.1: 28-29.416

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