Protocolo para el establecimiento de ensayos experimentales para la calibración y validación de modelos de cultivo de maíz en Guatemala 2025 Este documento describe el procedimiento para el correcto establecimiento de ensayos experimentales, desde la selección del sitio hasta la realización de mediciones y la toma de datos de biomasa y rendimiento, así como su adecuada documentación. Se usó como como base para la implementación de parcelas experimentales del modelo de cultivo de maíz durante el período 2023–2024, en el municipio de San Jerónimo, Baja Verapaz, Guatemala. Contenido | Page 1 of 14 CGIAR Contenido 1. Introducción 2 2. Materiales y Métodos 3 2.1. Selección y características ambientales del sitio experimental 3 2.2. Diseño experimental 4 2.3. Variables a medir en cada etapa 6 2.4. Preparación de semilla y Manejo integrado 7 2.5. Medición Desarrollo y Biomasa 8 2.6. Toma de datos en los surcos de rendimiento. 9 2.7. Toma de datos del surco de muestreo 9 2.8. Códigos para seguimiento de muestras 11 2.9. Registro de datos 11 2.10. Etapa de crecimiento 11 2.11. Lista de variables por estado fenológico 12 3. Agradecimientos 13 4. Bibliografía 13 5. Anexos 13 CGIAR Contenido | Page 2 of 14 1. Introducción La modelación de cultivos es una técnica costosa y compleja que requiere, además de la convergencia interdisciplinaria de conocimientos especializados, la meticulosa recolección de datos climáticos, edáficos y fisiológicos a lo largo del ciclo de cultivo de los materiales vegetales de interés. Estos datos se recogen en experimentos monitoreados en campo en diferentes localidades durante periodos prolongados. Para la calibración de un material genético se utiliza un conjunto de datos experimentales, que deben haber garantizado el óptimo desarrollo del cultivo. Una vez calibrado el modelo, este debe ser validado por su precisión en la predicción con un conjunto de datos de validación disponibles. El óptimo desarrollo del cultivo significa que el material llevado a campo no sufrirá estrés abiótico (excesos o deficiencias hídricas y nutricionales, condiciones edáficas y de luminosidad) ni estrés biótico (afectaciones del área foliar, la rizosfera y las funciones fisiológicas por el control inadecuado de plagas, enfermedades y plantas arvenses). El conjunto de datos de validación debe incluir datos de experimentos en condiciones óptimas y otros sometidos a estreses abióticos controlados o prácticas de manejo agronómico alternativas, para evaluar y corregir la capacidad de simulación del modelo ante limitaciones y propuestas de manejo. La precisión de los resultados entregados por los modelos depende directamente de la calidad de la información suministrada. Respecto a la elección de los materiales a evaluar en el proceso de modelación, se puede abordar una aproximación en cuanto a la duración del ciclo de cultivo (precoz, intermedio o tardío) o respecto a las características de adaptación y resistencia presentadas entre materiales con una duración de ciclo similar. En Guatemala, existe diversidad de materiales genéticos de maíz que se adaptan a las zonas productoras, especialmente híbridos producidos por diferentes empresas productoras de semilla. El ICTA ha generado materiales genéticos de maíz para diversas zonas de producción recomendados según la zona de cultivo y su altitud, por ejemplo, para zonas con altitudes de 0 – 1,400 msnm se tienen materiales de ciclo corto, de 95-120 días, mientras que para altitudes de hasta 3,000 msnm los ciclos son más largos, de 225-270 días (Orellana, A., & Dardón, E., 2012). La selección de los materiales corresponde a los genotipos de interés para el gremio y los híbridos comerciales de mayor uso en cada zona. Debido a la rápida renovación de híbridos en el mercado, algunos especialistas recomiendan conjuntos de genotipos estándar por rendimiento y duración del ciclo de cultivo para validar con cada material de interés y reducir costos experimentales. Contenido | Page 3 of 14 CGIAR 2. Materiales y métodos 2.1. Selección y características ambientales del sitio experimental Seleccionar un sitio representativo de la región, un área de aproximadamente una hectárea, preferiblemente con facilidad de acceso para la realización del monitoreo del cultivo y evaluaciones periódicas. En el sitio se deben tener buenas condiciones de seguridad, las cuales permitan la disposición permanente de instrumentos de medición científica durante el tiempo en el cual se lleven a cabo los ensayos experimentales. Para el caso de Guatemala, se seleccionó la estación experimental del Instituto de Ciencia y Tecnología Agrícolas (ICTA), ubicado el municipio de San Jerónimo, en el departamento de Baja Verapaz (Figura 1), como sitio para establecer los ensayos experimentales con fines de modelación del cultivo de maíz. Figura 1. Ubicación de la estación experimental del ICTA, San Jerónimo, Baja Verapaz, Guatemala. San Jerónimo se sitúa a una altitud de aproximadamente 1,001 metros sobre el nivel del mar, con coordenadas geográficas de 15°03'41" N de latitud y 90°14'32" O de longitud. Con respecto a las condiciones climáticas, su clima se clasifica como cálido y templado según la clasificación climática de Köppen-Geiger (Cwb). La temperatura media anual en San Jerónimo es de 18.6 °C, con variaciones moderadas a lo largo del año. El mes más cálido es mayo, con una temperatura promedio de 20.3 °C, mientras que enero es el más frío, con un promedio de 16.5 °C. En cuanto a precipitaciones, el municipio recibe un promedio anual de 1,198 mm, concentrándose las lluvias principalmente entre los meses de mayo a octubre. Febrero es el mes más seco, con un promedio de 10 mm de precipitación, y septiembre el más lluvioso, con alrededor de 228 mm (Figura 2). CGIAR Contenido | Page 4 of 14 Figura 2. Climograma correspondiente al sitio experimental 2.2. Diseño experimental • La evaluación se realiza en tres ciclos 2023A-2023B y 2024. • Por ciclo se tienen tres épocas de siembra, una en temporada típica y dos más realizadas pasados 15 y 30 días después de la primera fecha de siembra respectivamente. • Cada etapa tiene un diseño en bloques completamente al azar con tres repeticiones, cada bloque contiene seis parcelas cada una correspondiente a un genotipo evaluado, para un total de 18 parcelas establecidas. • La parcela experimental es de 15 m de largo con 12 surcos separados por 0,8m; la distancia entre plantas de 0,2 m. Figura 3. Distribución del ensayo por localidad • Disponer de un área aproximada de una hectárea para la disposición de las 54 parcelas por ciclo. Contenido | Page 5 of 14 CGIAR • Una parcela está compuesta de 12 surcos, cuatro centrales para pruebas de rendimiento (R), del surco adyacentes al más distante serán un borde (B), dos muestras (M) y un borde (B). Figura 4. Distribución de surcos Figura 5. Distribución de parcela B Borde M Muestreo R Rendimiento 75 pl/surco 12 surcos CGIAR Contenido | Page 6 of 14 2.3. Variables a medir en cada etapa Muestreo de la etapa 1 • Muestreo destructivo (Surcos de muestra) Registrar para los dos (2) materiales seleccionados para modelación por sitio – Medición de biomasa. (Anexo 1. Formato para anotar desarrollo y biomasa). Tabla 1. Variables a medir en los ensayos en la etapa 1 Variable Sigla Variable Sigla Etapa fenológica EF peso seco de hojas PSH altura de planta AP peso seco de hojas senescentes PSHS Número total de hojas HT peso seco de tallos PST Hojas en senescencia HS peso seco de espiga PSE Floración femenina FEM Peso seco de mazorca PSM Floración masculina MAS Peso seco de capacho PSC Numero de mazorcas MZP Peso seco de tusa PST Numero de discos ND Peso seco de grano PSG peso total de discos PDT Madurez fisiológica del grano MFG Área foliar AF Muestreo de la etapa 1, 2 y 3 • Muestreo general Registrar las siguientes variables para los cuatro (4) materiales que no se les determinara biomasa. (Anexo 2. Formato para anotar rendimiento). Tabla 2. Variables a medir en los ensayos en la etapa 1, 2 y 3 Variable Sigla Etapa fenológica EF altura de planta AP Número total de hojas HT Hojas en senescencia HS Floración femenina FEM Floración masculina MAS Numero de mazorcas MZP Madurez fisiológica del grano MFG Contenido | Page 7 of 14 CGIAR Rendimiento Registrar en todas las parcelas del ensayo. (Anexo 2. Rendimiento) Dentro de cada parcela, llegado el momento de la cosecha se evaluará por separado el rendimiento de los 4 surcos centrales por 10 metros lineales (32m2, 200 plantas aproximadamente), previamente realizar la delimitación de la parcela y el conteo de plantas a cosechar, las variables a medir son: Tabla 3. Variables de rendimiento Variable Sigla Peso de campo (Kg) PC % de humedad %H Número de plantas cosechadas #PlC Número de mazorcas cosechadas #MzC Número de mazorcas podridas #MzPod Número de hileras por mazorca #HM 1 #HM 2 #HM 2 #HM 3 #HM 3 #HM 4 #HM 4 #HM 5 #HM 5 Numero de granos por hilera #GH1 #GH2 #GH2 #GH3 #GH3 #GH4 #GH4 #GH5 #GH5 peso de 100 granos P100g 2.4. Preparación de semilla y Manejo integrado • Realizar a las semillas el tratamiento recomendado por el ICTA para evitar daños por insectos y patógenos. • Realizada la preparación del terreno, marcar con estacas el extremo izquierdo de las parcelas con la información correspondiente al número de parcela y material genético. Una vez realizada la siembra generar un mapa de campo con la respectiva identificación de las parcelas. • Manejar cada lote experimental de acuerdo con las recomendaciones técnicas definidas por el ICTA para la región donde se encuentre ubicado el ensayo; realizar las prácticas necesarias de riego, fertilización, control de arvenses, control de plagas, control de enfermedades. • Realizar la siembra manual de todos los materiales y repeticiones el mismo día, cuidar aspectos como uniformidad en la profundidad de la semilla, cantidad y presión del suelo sobre la semilla; sembrar 2 semillas por sitio, registrar la fecha de siembra. CGIAR Contenido | Page 8 of 14 Figura 6. A. Distribución del material por parcela, B. Siembra manual y C. Semillas por sitio 2.5. Medición Desarrollo y Biomasa • Determinar y registrar la fecha del estado emergente (VE), pasados entre 10 y 15 días después de presentarse el estado VE definir un día de la semana para iniciar el muestreo de biomasa y continuar realizándolo el mismo día de la semana para facilitar la programación de actividades. • En cada una de las parcelas con los materiales definidos para modelación, realizar muestreo destructivo a 3 plantas ubicadas una seguida de la otra (figura 7), iniciar en el surco 2 denominado surco de muestreo en las plantas 4, 5 y 6, quiere decir que 3 plantas serán dejadas como borde, para mantener la completa competencia en las plantas a muestrear, dejar 3 plantas entre los sitios del muestreo anterior y siguiente alternando el surco, es decir que el segundo muestreo se debe realizar en el surco 3 en las plantas 10, 11 y 12. • De presentarse ausencia de individuos en el orden del surco proceder a iniciar el muestreo en la planta siguiente, evitar plantas que no representen las características generales del material en evaluación o que estén demasiado atacadas por plagas o enfermedades. • En el formato de campo registrar la fecha de medición. Figura 7. Muestreo en zigzag entre surcos de muestreo Contenido | Page 9 of 14 CGIAR 2.6. Toma de datos en los surcos de rendimiento. En el formato de campo (Anexo 1 y 2) en la casilla de rendimiento (R) registrar las variables que correspondan al estado en que se encuentre más del 50% de la población de la parcela de rendimiento, para el caso de las variables de floración sólo se registra en los surcos de rendimiento. 2.7. Toma de datos del surco de muestreo • Tomar las mediciones y muestras individualmente para cada una de las 3 plantas por parcela. • Determinar la etapa fenológica de la planta: El criterio del número de la etapa en estado vegetativo corresponde aquellas hojas con lígula y cuello visibles. • Registrar altura total de la planta, desde el suelo hasta la inserción de la espiga y en estado vegetativo hasta la lígula de la última hoja. Figura 8. A. Hoja con lígula y cuello visible, B. Altura de planta y C. Inserción de la espiga (hasta allí se toma la altura) • Numero de hojas totales: corresponde a la totalidad de las hojas de la plata a excepción de las hojas más jovenes del cogollo en estado de enrollamiento en las etapas iniciales. CGIAR Contenido | Page 10 of 14 Figura 9. Hoja joven en estado de enrollamiento • Contar el número de hojas senescentes por planta. • Contar el número de mazorcas por planta. • Cortar la planta a ras del suelo y separar los componentes: hojas (verdes y senescentes), tallo, espiga y mazorcas, en el caso de las mazorcas separar granos tusa y capacho. • Tomar las muestras foliares en forma de disco en diferentes partes de la hoja y en varias hojas. • Secar y pesar los discos para estimación de área foliar. Figura 10. A. componentes separados, B. Lamina foliar base lígula, C. Peso de discos, D. código para el seguimiento y E. Extracción de discos. Contenido | Page 11 of 14 CGIAR • Área Foliar: Cortar la lámina foliar (Disponibilidad de escáner de área foliar). • Secado de muestras: Dividir en trozos pequeños las hojas (verdes y senescentes), tallo, espiga y mazorcas; en el caso de las mazorcas separar granos tusa y capacho, empacar en las bolsas de papel marcadas previamente con el respectivo código. • Peso seco: Llevar las muestras a secado hasta obtener peso constante (aproximadamente 48 horas a 70C°) y registrar el peso seco. 2.8. Códigos para seguimiento de muestras Marcar las bolsas de papel para secado de muestras de acuerdo con las siglas de localidad, etapa, muestreo, parcela, planta y componente de la planta. Ejemplo: E1M1P6PL3-Ta. Tabla 4. Códigos para seguimientos de muestras Localidad Etapas Muestreo Parcelas Plantas Componentes E (Espinal) B (Buga) C (Cereté) Q (Quindío) S (Sabana de Torres) Cu (Cundinamarca) 1 (0 días) 2 (15 días) 3 (30 días) 1 2 . . n 1 2 . . 18 1 2 3 Ta Tallo H Hojas M Mazorca G Granos Tu Tusa C Capacho E Espiga 2.9. Registro de datos Digitar los datos de campo semanalmente en la plantilla Excel diseñada para tal fin, llevar un registro fotográfico de campo de la evolución del ensayo, periódicamente tomar fotos a las planillas de campo como respaldo digital de la información. 2.10. Etapa de crecimiento El criterio del número de la etapa en estado vegetativo corresponde aquellas hojas con lígula y cuello visibles. Tabla 5. Etapas de crecimiento del cultivo de Maíz Etapa Características VE El coleoptilo emerge de la superficie del suelo V1 Es visible el cuello de la primera hoja. V2 Es visible el cuello de la segunda hoja. Vn Es visible el cuello de la hoja número “n”. (“n” es igual al número definitivo de hojas que tiene la planta; “n” generalmente fluctúa entre 16 y 22, pero para la floración se habrán perdido las 4 a 5 hojas de más abajo.) CGIAR Contenido | Page 12 of 14 VT Es completamente visible la última rama de la panícula. R0 Antesis o floración masculina. El polen se comienza a arrojar. R1 Son visibles los estigmas. R2 Etapa de ampolla. Los granos se llenan con un líquido claro y se puede ver el embrión. R3 Etapa lechosa. Los granos se llenan con un líquido lechoso blanco. R4 Etapa masosa. Los granos se llenan con una pasta blanca. El embrión tiene aproximadamente la mitad del ancho del grano. R5 Etapa dentada. La parte superior de los granos se llena con almidón sólido y, cuando el genotipo es dentado, los granos adquieren la forma dentada. En los tipos tanto cristalinos como dentados es visible una “línea de leche” cuando se observa el grano desde el costado. R6 Madurez fisiológica. Una capa negra es visible en la base del grano. La humedad del grano es generalmente de alrededor del 35%. 2.11. Lista de variables por estado fenológico Figura 11. Lista de variables por estado fenológico Contenido | Page 13 of 14 CGIAR 3. Agradecimientos Agradecemos al equipo del Proyecto de Fortalecimiento de Resiliencia de la Producción de Maíz en Guatemala, del Fondo de Cooperación y Desarrollo Internacional de Taiwán (ICDF) - Misión Técnica agropecuaria de la República de China (Taiwán), quienes en coordinación con el Centro de Producción del Norte -CEPNOR-, San Jerónimo, Baja Verapaz, del Instituto de Ciencia y Tecnología Agrícolas (ICTA), manifestaron interés y disposición en desarrollar la fase de campo de lo propuesto en este documento. 4. Bibliografía 1. Orellana, A., & Dardón, E. (2012). Aspectos generales y guía para el manejo agronómico del maíz en Guatemala. Instituto de Ciencia y Tecnología Agrícolas. https://www.icta.gob.gt/publicaciones/Maiz/Aspectos%20generales%20y%20guia%20 para%20el%20manejo%20del%20maiz.pdf 5. Anexo Anexo 1. Formato para anotar desarrollo y biomasa Anexo 2. Formato para anotar rendimiento https://www.icta.gob.gt/publicaciones/Maiz/Aspectos%20generales%20y%20guia%20para%20el%20manejo%20del%20maiz.pdf https://www.icta.gob.gt/publicaciones/Maiz/Aspectos%20generales%20y%20guia%20para%20el%20manejo%20del%20maiz.pdf CGIAR Contenido | Page 14 of 14 Camilo Barrios-Pérez, Research Specialist, c.barrios@cgiar.org1 Mario Chávez-Can, Research Associate, m.chavez@cgiar.org1 1 Alianza de Bioversity International y el CIAT El CGIAR es una asociación mundial de investigación para un futuro con seguridad alimentaria. La ciencia del CGIAR se dedica a transformar los sistemas alimentarios, de tierra y de agua en una crisis climática. Su investigación la llevan a cabo 13 centros/alianzas del CGIAR en estrecha colaboración con cientos de socios, incluidos institutos de investigación nacionales y regionales, organizaciones de la sociedad civil, el mundo académico, organizaciones de desarrollo y el sector privado. www.cgiar.org Nos gustaría agradecer a todos los financiadores que apoyan esta investigación a través de sus contribuciones al Fondo Fiduciario del CGIAR.: www.cgiar.org/funders. Para obtener más información sobre este programa, visite esta página web. Para obtener más información sobre esta y otras iniciativas de la cartera de investigación del CGIAR, visite https://www.cgiar.org/cgiar-research- portfolio-2025-2030 © 2025 CGIAR System Organization. Some rights reserved. 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