El siguiente extracto ha sido tomado de Peng, Shaobing, Chang Zheng y Xing Yu. "Progress and Challenges of Rice Ratooning Technology in China." Crop and Environment, vol. 2, 2023, pp. 5–11. Por razones de brevedad, se han omitido ciertas partes. Consulte el texto completo aquí: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2773126X23000060

Introducción

El cultivo del arroz retoño, una práctica que consiste en cosechar una segunda cosecha a partir del rastrojo de la cosecha principal, es una tecnología ancestral, ya que los agricultores han practicado el retoño durante miles de años (Guo, 1993; Vergara et al., 1988). En el pasado, los agricultores practicaban el retoño más como una ocurrencia tardía o cuando sus cultivos de arroz sufrían daños severos por inundaciones (Bai et al., 2008; Lampe, 1988). La adopción del arroz retoño fue muy limitada en el pasado debido al bajo e inestable rendimiento de grano en la temporada de retoño, aunque presenta muchas ventajas en comparación con el arroz de doble temporada, como el ahorro de mano de obra, semillas, fertilizantes, agua, plaguicidas, semillero y tiempo (Peng, 2014; Santos et al., 2003; Yuan et al., 2019).

A principios de este siglo, la producción de arroz retoño en China experimentó una rápida disminución. Las siguientes fueron las razones de la reducción del área de arroz retoño desde los años noventa hasta principios de la década de 2010. En primer lugar, el rendimiento de grano del cultivo de retoño seguía siendo muy bajo e inestable (Xiong et al., 2000; Xu et al., 2015). En segundo lugar, el rendimiento de grano del arroz híbrido mejoró aún más, especialmente debido al desarrollo del arroz súper híbrido. Los agricultores podían obtener un rendimiento satisfactorio sembrando arroz de temporada media con variedades de arroz súper híbrido (Wang et al., 2021). En tercer lugar, durante esa época había un excedente de producción de arroz en China y resultaba difícil para los agricultores vender el grano. Como consecuencia, el precio del arroz no era lo suficientemente atractivo para aumentar aún más la producción (Luo, 2016). Finalmente, la escasez de mano de obra y el rápido aumento de los costos laborales impidieron que los agricultores continuaran con la práctica tradicional de producción de arroz retoño en la que la cosecha principal se realizaba manualmente (Fei et al., 2013).

Para revertir la disminución del área de arroz retoño, los científicos del Centro de Fisiología y Producción de Cultivos (CPPC, por sus siglas en inglés) de la Universidad Agrícola de Huazhong, en colaboración con investigadores y extensionistas de los condados de Honghu y Qichun de la provincia de Hubei, han desarrollado una tecnología mecanizada de arroz retoño en la que la cosecha principal se realiza mecánicamente desde principios de la década de 2010 (Wang y Peng, 2018; Xiao, 2018; Zheng et al., 2022a, 2022b). Se han realizado estudios sobre la fisiología del potencial de rendimiento del arroz retoño y el manejo mejorado de los cultivos, con especial atención a minimizar la pérdida de rendimiento en la temporada de retoño debido a la cosecha mecánica de la cosecha principal. Con variedades y prácticas de manejo adecuadas, el rendimiento de grano del arroz retoño mecanizado ha aumentado significativamente, y los agricultores pueden producir hasta 9–10 toneladas por hectárea en la temporada principal y 5–6 toneladas por hectárea en la temporada de retoño. En consecuencia, el arroz retoño mecanizado reemplazó rápidamente a la práctica tradicional del arroz retoño, y el área de cultivo se ha expandido rápidamente en China desde 2013. Actualmente, la superficie total de arroz retoño en China ha alcanzado ligeramente más de 1 millón de hectáreas (Yu et al., 2022b).

Prácticas clave de la tecnología mecanizada del arroz retoño

Dado que la práctica tradicional del arroz retoño con la cosecha principal realizada manualmente ya no es adecuada para la situación social y económica actual debido a los altos insumos de mano de obra, es importante desarrollar una tecnología de arroz retoño en la que la cosecha principal se realice mecánicamente. En el arroz retoño mecanizado, sin embargo, se producen daños por rodadura en los rastrojos durante la cosecha mecánica de la cosecha principal (Xiao, 2018; Zhou et al., 2022). Como resultado, las yemas axilares quedan parcialmente destruidas y la regeneración de los macollos es lenta, lo que provoca un bajo e inestable rendimiento del cultivo de retoño (Chen et al., 2021; Zheng et al., 2022a). Las cosechadoras ordinarias pueden causar daños por rodadura en hasta el 50% de la superficie del terreno, lo que puede resultar en una pérdida de rendimiento de hasta el 45% en la temporada de retoño (Fu et al., 2022; Li et al., 2019; Zhang et al., 2015). Además del diseño de cosechadoras especializadas con daños por rodadura reducidos, las prácticas clave para lograr un alto rendimiento en el sistema mecanizado de arroz retoño incluyen la selección de variedades, la optimización de la fecha de siembra, un manejo adecuado del agua y los fertilizantes, y una altura óptima de corte de la paja.

· Selección de variedades

Existe una gran variación en el rendimiento de grano del cultivo de retoño entre las variedades de arroz, lo cual está estrechamente relacionado con su capacidad de retoñar (Chen et al., 2018; Negalur et al., 2017). La capacidad de retoñar se define como la relación entre el número de paniculas por metro cuadrado en la temporada de retoño y el de la temporada principal (Wang et al., 2019). Esta capacidad puede alcanzar 2.0 o más, ya que cada rastrojo tiene varias posiciones de nudos con potencial para producir macollos regenerados en la temporada de retoño, especialmente con una altura de corte de paja alta (He et al., 2019; Vergara et al., 1988; Yu et al., 2022a). Una capacidad de retoñar de 1.5 es más común en la mayoría de las variedades en la producción de arroz retoño (Wang et al., 2019; Yang et al., 2021). Además, la capacidad de las variedades para tolerar los daños por rodadura de la cosechadora es particularmente importante para reducir la pérdida de rendimiento en la temporada de retoño debida a la cosecha mecánica de la cosecha principal. En nuestro estudio reciente también se observó una gran variación en la tolerancia a los daños por rodadura entre las variedades de arroz (Guo Y., datos no publicados).

Aunque las variedades principales para la producción de arroz retoño varían entre provincias, sus características comunes son: variedades de temporada media, híbridos (especialmente híbridos de dos líneas), alta capacidad de retoñar, tolerancia a los daños por rodadura, duración media de 130–140 días y una calidad de grano relativamente buena (Wang et al., 2021; Zhang et al., 2021). No obstante, tres variedades de arroz híbrido, Liangyou 6326, Fengliangyouxiang 1 y Yongyou 4949, tienen un rendimiento relativamente estable y superior tanto en la temporada principal como en la de retoño en varias provincias (Lin et al., 2022; Wu et al., 2020; Zhang et al., 2021). En general, el arroz híbrido produce un mayor rendimiento de grano tanto en la temporada principal como en la de retoño que las variedades de línea pura, lo que podría deberse a su mayor contenido de carbohidratos en el rastrojo y a un sistema radicular más vigoroso en el momento de la cosecha de la cosecha principal (Chen et al., 2018; Ren et al., 2006; Xu et al., 2015).

Recientemente, se han probado variedades de arroz de temporada temprana con un período de crecimiento corto de 110–120 días para el arroz retoño en las provincias de Anhui y Hunan. Esta prueba tiene dos propósitos. Uno es evitar las altas temperaturas de finales de julio y principios de agosto, ya que su cosecha principal se realiza a mediados o finales de julio, con lo que la calidad del grano es mejor que la de la cosecha principal que se cosecha desde principios hasta mediados de agosto. Otro es dejar suficiente energía térmica para el cultivo de retoño, de modo que se pueda practicar una altura de corte baja durante la cosecha de la cosecha principal. Con la altura de corte baja, los efectos negativos de los daños por rodadura sobre el rendimiento de grano y la calidad de molienda del cultivo de retoño podrían minimizarse. Sin embargo, su comportamiento en cuanto al rendimiento en ambas temporadas debe compararse rigurosamente con el de las variedades de temporada media en una amplia gama de condiciones ambientales.

· Optimización de la fecha de siembra

Actualmente, se recomienda cultivar arroz retoño en regiones donde la energía térmica es superior a la necesaria para el arroz de una sola temporada pero insuficiente para el arroz de doble temporada (Dong et al., 2017; Xu et al., 2021). Por lo tanto, la energía térmica es generalmente limitada en la producción de arroz retoño, y es importante optimizar la fecha de siembra mediante la siembra temprana. La preparación del semillero en invernadero de plástico o cúpula se realiza a partir de febrero. Las semillas se siembran generalmente en bandejas de semillero o en el semillero entre el 15 y el 20 de marzo, y el trasplante se realiza cuando las plántulas tienen aproximadamente un mes de edad. Algunos agricultores más avanzados incluso adelantan la siembra a principios de marzo. En el centro de China, la cosecha de la cosecha principal se realiza generalmente entre el 5 y el 15 de agosto, y en general, la cosecha temprana de la cosecha principal garantiza el éxito del cultivo de retoño. La fecha de cosecha y la duración del crecimiento del cultivo de retoño dependen de la temperatura en septiembre y octubre. Si la temperatura es alta en estos dos meses, la cosecha se retrasará y la duración del crecimiento del cultivo de retoño se prolongará y, en consecuencia, el rendimiento de grano del cultivo de retoño será alto. La prolongación de la duración del crecimiento se debe a que la energía térmica suficiente permite que los macollos regenerados de los nudos inferiores en la zona de rodadura alcancen la madurez completa.

· Manejo adecuado del agua

Se recomienda un secado intenso del suelo durante las dos semanas posteriores a la espigación en la temporada principal para lograr un contenido de humedad y una dureza del suelo adecuados en el momento de la cosecha de la cosecha principal, con el fin de minimizar los daños por rodadura en los rastrojos causados por la cosechadora (Zheng et al., 2022a). En comparación con el tratamiento de secado ligero del suelo, el tratamiento de secado intenso en el medio del macollamiento y en el medio del llenado del grano aumentó la dureza del suelo a 5 cm de profundidad de 2.52 a 4.23 kg/cm² en la madurez de la cosecha principal. Se observó una mejor regeneración de macollos y crecimiento de las plantas en la hilera de rodadura en el tratamiento de secado intenso que en el de secado ligero. El secado intenso del suelo no afectó el rendimiento de grano de la cosecha principal, pero aumentó el rendimiento de grano de la cosecha de retoño en un 9.4%. Estos resultados sugieren que el secado intenso del suelo durante la temporada principal es una práctica muy importante para minimizar la pérdida de rendimiento en la temporada de retoño debida a la cosecha mecánica de la cosecha principal.

El manejo del agua inmediatamente después de la cosecha de la cosecha principal también es crucial para lograr un alto rendimiento de grano en la temporada de retoño (Negalur et al., 2017). Como se mencionó anteriormente, la cosecha principal suele realizarse a principios de agosto, cuando la temperatura es muy alta y el estrés térmico puede tener un efecto perjudicial en la iniciación y supervivencia de las yemas axilares, así como en el crecimiento de los macollos regenerados. En estas condiciones, el manejo del agua debe centrarse en reducir la temperatura del aire del dosel y aumentar el efecto de enfriamiento por transpiración de los tejidos vegetales.

· Manejo único del fertilizante

La estrategia de manejo del fertilizante para el cultivo principal es en gran medida similar a la del arroz de temporada media, excepto que la dosis de aplicación de nitrógeno (N) es mayor durante la fase vegetativa cuando la temperatura del aire es relativamente baja, que es la misma estrategia utilizada para el arroz de temporada temprana (Zhou et al., 2018). Para el cultivo de retoño, sin embargo, la práctica de manejo del fertilizante es muy particular. Se recomienda aplicar fertilizante nitrogenado promotor de yemas dos semanas antes de la cosecha del cultivo principal, y fertilizante nitrogenado promotor de macollos dentro de los 3 días posteriores a la cosecha del cultivo principal (De Datta y Bernasor, 1988; Lin et al., 2015). La dosis para cada aplicación suele ser de 50–75 kg de N por hectárea. Algunos agricultores aplican 75 kg de K por hectárea junto con la aplicación del fertilizante nitrogenado promotor de yemas (Liu, 2016; Sun, 2019).

En uno de nuestros experimentos de campo realizados en el condado de Qichun, la aplicación de N promotor de yemas a 75 kg por hectárea aumentó el rendimiento de grano del cultivo de retoño en un 15.4%, el N promotor de macollos a la misma dosis aumentó el rendimiento de grano del cultivo de retoño en un 36.9%, y la aplicación de ambos aumentó el rendimiento de grano en un 39.5% (Sun, 2019). El N promotor de yemas aumentó el número de panículas, mientras que el N promotor de macollos aumentó el tamaño de la panícula. Aunque ha habido más estudios que enfatizaban la necesidad de la aplicación de N promotor de macollos, la importancia relativa del N promotor de yemas frente al N promotor de macollos para el aumento del rendimiento del cultivo de retoño ha sido motivo de controversia (Turner y McIlrath, 1988; Wang et al., 2019). Yuan et al. (1996) concluyeron que se debe enfatizar el N promotor de yemas cuando el número de panículas limita el rendimiento de grano del cultivo de retoño, mientras que se debe enfatizar el N promotor de macollos cuando el tamaño de la panícula y el porcentaje de llenado del grano limitan el rendimiento de grano del cultivo de retoño.

Los agricultores suelen ser reacios a aplicar fertilizante promotor de yemas porque el dosel del cultivo está completamente cerrado en esa fase fenológica y resulta difícil para los agricultores entrar en el campo para la aplicación. Además, el recurso hídrico podría no estar disponible durante ese período y no se puede realizar la fertilización nitrogenada de cobertura sin agua estancada en el campo. El CPPC, en colaboración con Sinofert Holding Limited, formuló un fertilizante nitrogenado de liberación lenta para el arroz retoño con el fin de evitar la aplicación del fertilizante nitrogenado promotor de yemas (Yang et al., 2022). El número de aplicaciones de N para todo el arroz retoño (temporada principal más temporada de retoño) podría reducirse de 5 a 2–3 veces mediante el uso del fertilizante nitrogenado de liberación lenta sin una gran reducción en el rendimiento anual de grano. Sin embargo, su elevado costo actual impide su comercialización a gran escala, y los esfuerzos futuros se centran en la reducción de costos de este fertilizante nitrogenado especial para el arroz retoño.

· Altura adecuada de corte de la paja

La altura de corte de la paja en la cosecha del cultivo principal determina cuántos nudos quedan en el rastrojo. Excepto el primer nudo desde la parte superior, cada nudo tiene una yema axilar que puede producir potencialmente un macollo regenerado. Con una altura de corte alta, los macollos regenerados suelen producirse en las posiciones de los nudos superiores, que tienen una duración de crecimiento más corta que los de los nudos inferiores (Ichii, 1988; Ling et al., 1989). Por lo tanto, es necesario ajustar la altura de corte de la paja durante la cosecha del cultivo principal para evitar daños por frío durante el desarrollo de la panícula y la floración del cultivo de retoño (es decir, altura de corte alta para la cosecha tardía del cultivo principal). En el centro de China, donde la energía térmica es insuficiente, se suele practicar una altura de corte de paja alta de 40–45 cm. Con esta altura de corte, los macollos regenerados suelen producirse en el 2º y 3er nudo desde la parte superior (Dong et al., 2017; Yu et al., 2022a).

La altura de corte del cultivo principal es una de las prácticas más importantes que determinan el rendimiento de grano del cultivo de retoño, ya que tiene un efecto sustancial en la iniciación de las yemas axilares y el crecimiento de los macollos regenerados (Harrell et al., 2009). Sin embargo, existe controversia sobre si una altura de corte alta o baja produce un alto rendimiento de grano del cultivo de retoño. Yazdpour et al. (2012) informaron que la altura de corte alta de 40–50 cm aumentó significativamente el rendimiento de grano del cultivo de retoño debido al aumento del número de panículas por metro cuadrado en comparación con la altura de corte de 10–20 cm. Por otro lado, Jones (1993) descubrió que aumentar la altura de corte tenía poco efecto sobre el número de panículas por metro cuadrado, pero disminuía significativamente el número de espiguillas por panícula, lo que causaba una reducción del rendimiento en el cultivo de retoño. La controversia podría ser el resultado de diferentes tipos de variedades y condiciones climáticas, especialmente la disponibilidad de energía térmica durante el período de crecimiento de la temporada de retoño (Xiong et al., 2000; Yi et al., 2009).

Desafíos para una mayor ampliación de escala

Todavía existen varios desafíos para seguir ampliando la escala de esta tecnología. El primero y más importante es la pérdida de rendimiento del cultivo de retoño debida a los daños por rodadura de la cosechadora mecánica. La magnitud de esta pérdida de rendimiento depende de la capacidad de la variedad para tolerar los daños por rodadura, de la forma en que los agricultores operan la cosechadora, del manejo del agua del suelo y de las prácticas de fertilización. Sin embargo, la solución más eficaz es diseñar una cosechadora especial para el arroz retoño. Varios prototipos de cosechadoras especiales han sido desarrollados por varias instituciones de investigación, como la Universidad Agrícola de Huazhong, la Universidad de Jiangsu y la Universidad Agrícola del Sur de China (Fu et al., 2020; Huang et al., 2020; Yang et al., 2019). Estas máquinas podrían reducir el porcentaje de superficie de rodadura del 40-50% al 26,7% y reducir sustancialmente la pérdida de rendimiento en el cultivo de retoño debida a los daños por rodadura, pero su movilidad, eficiencia de trabajo y durabilidad no son satisfactorias para su comercialización. Deben continuarse los esfuerzos para mejorar estas cosechadoras especiales para el arroz retoño.

Otro desafío es la calidad de molienda y culinaria del cultivo principal, que es mejor que la del arroz de temporada temprana pero peor que la del arroz de temporada media y de temporada tardía. Aunque se recomiendan variedades con calidad de grano relativamente buena para el cultivo del arroz retoño, las altas temperaturas durante el período de llenado del grano aumentan el índice de blanqueamiento, lo que reduce el rendimiento de grano entero (Yang et al., 2022). Además, el fertilizante nitrogenado promotor de yemas aumenta el contenido de proteína del grano y, en consecuencia, reduce la palatabilidad del cultivo principal. Se están realizando investigaciones para seleccionar variedades con calidad de molienda y culinaria relativamente estables bajo altas temperaturas. Longjingyou 1212 parece ser una variedad con estas características (Yang C., datos no publicados). Aunque el cultivo de retoño tiene una calidad culinaria superior, su calidad de molienda no es satisfactoria en el arroz retoño mecanizado. El problema de la calidad de molienda radica en el bajo rendimiento de grano entero, que es causado por la maduración tardía de los macollos regenerados en las zonas de rodadura (Zheng et al., 2022b). Las variedades híbridas interespecíficas como Yongyou 4949 podrían resolver parcialmente este problema porque tienen grano de forma redonda.

En general, las prácticas de manejo del cultivo del arroz retoño son más complicadas en comparación con el arroz de una o dos temporadas. Esto se debe a que el rendimiento de la segunda cosecha se ve afectado por la primera cosecha. Además, los procedimientos clave deben completarse en un corto período de tiempo. Las condiciones climáticas tienen un profundo impacto en el rendimiento de grano, especialmente en la temporada de retoño. Por lo tanto, no es fácil lograr un rendimiento de grano estable y alto en el arroz retoño en comparación con los cultivos de arroz ordinarios. Para superar estas limitaciones, es necesario desarrollar prácticas de manejo del cultivo simplificadas y se requiere más capacitación y difusión de tecnología.

Casi todas las variedades de arroz utilizadas actualmente en China para la producción de arroz retoño han sido seleccionadas a partir de variedades existentes. La mayoría de esas variedades fueron liberadas hace muchos años y sus resistencias a enfermedades, insectos y al vuelco no son tan buenas como las de las variedades recientemente desarrolladas. El añublo y la vaina son las enfermedades más graves, mientras que el saltahojas pardo y el barrenador del tallo son los insectos más devastadores para el arroz retoño. El vuelco es otro problema importante que afecta la regeneración de los macollos y el rendimiento de grano del cultivo de retoño. A medida que aumenta la superficie plantada de arroz retoño mecanizado, los fitomejoradores han comenzado a mostrar interés en desarrollar variedades dirigidas específicamente al sistema mecanizado de arroz retoño.

Conclusiones

El rápido desarrollo de la tecnología mecanizada del arroz retoño en China indica claramente que esta tecnología es la más efectiva para aumentar la producción total de arroz con menores requisitos de mano de obra y menores insumos agronómicos. El mejoramiento genético dirigido al sistema mecanizado de arroz retoño ofrece grandes oportunidades para seguir mejorando tanto el rendimiento de grano como la calidad. Existe un gran potencial para seguir expandiendo el arroz retoño en China, y habrá un mayor interés investigador desde diversas disciplinas cuando la superficie total de arroz retoño se expanda aún más. Los futuros trabajos de investigación deberían centrarse en la mejora de la cosechadora especializada, la calidad del grano y la resistencia a plagas y al vuelco.