Statistical Optimization of Seed Coating in Arid-Zone Grass Species Used as Cover Crops in Woody Agroecosystems

Abstract

Inter-row vegetative cover improves soil physicochemical properties and biodiversity butshould not compete with main crop for water. Native grass species such as Leptochloa crinita(Lag.) P. M. Peterson & N. W. Snow, Pappophorum caespitosum R. E. Fr. and Digitaria californica(Benth.) Henrard var. californica provide forage value, require less water than conventionalcover crops, and exhibit high tolerance to the edaphoclimatic conditions of arid regions.However, their small seed size hinders efficient handling and sowing. Seed coating increasesseed size and weight, forming a pellet that improves handling, distribution, and protection.Nevertheless, limited information is available on coating techniques for small-seededspecies. This study aims to optimize the coating process through a statistically designedexperiment to evaluate key morphological and physiological seed traits. A Box-Behnkendesign was applied to optimize one compositional factor of the pellet and two operationalparameters. Pellet traits such as size, heterogeneity, seed number, and residue were analyzedalongside germination and seedling development. Optimization was first carried out usingedible amaranth seeds as a model organism and then validated with native grasses. Theresulting models were statistically significant and allowed the identification of an optimaloperational range. Germination was unaffected in single-seed pellets, and root growth wasenhanced by the coating process. Overall, the proposed statistical methodology provedeffective and broadly applicable for optimizing small-seed coating processes.Las coberturas vegetales interfilares mejoran las propiedades fisicoquímicas y la biodiversidad del suelo, pero no deberían competir por el agua en los cultivos. Algunas especies nativas, como Leptochloa crinita (Lag.) P. M. Peterson & N. W. Snow, Pappophorum caespitosum R. E. Fr. y Digitaria californica (Benth.) Henrard var. californica, ofrecen valor forrajero, requieren menos agua que cultivos de cobertura convencionales y presentan alta tolerancia a las condiciones edafoclimáticas del árido. No obstante, el pequeño tamaño de sus semillas dificulta su manejo. El recubrimiento incrementa tamaño y peso de las mismas, formando un pellet que facilita su manipulación, distribución y protección. Sin embargo, hay escasa información sobre el recubrimiento de semillas pequeñas. Este estudio busca optimizar dicho proceso mediante diseño experimental y evaluar variables morfológicas y fisiológicas clave. Se aplicó un diseño Box-Behnken para optimizar un factor de composición del pellet y dos factores operativos. Se evaluaron características del pellet como tamaño, heterogeneidad, cantidad de semillas y residuo, así como la germinación y desarrollo de plántulas. La optimización se realizó con semillas de amaranto de consumo humano como organismo modelo y fue validada en gramíneas nativas. Los modelos resultaron significativos y permitieron definir una zona operativa óptima. La germinación no se vio afectada en pellets de una semilla, más aún el crecimiento radicular se vio beneficiado por el proceso de recubrimiento. Finalmente, la metodología estadística utilizada demostró ser aplicable y eficaz para optimizar el recubrimiento de semillas.