Efecto de la fertilización química, orgánica y combinada sobre el rendimiento de la papa variedad Granola

Effect of the fertilization chemical, organic and combined on the yield of variety Granola

Karen Arias* y Olga Arnaude de Chacón*

* Profesores. Universidad Nacional Experimental del Táchira. Departamento de Agronomía. Decanato de Docencia y Decanato de Investigación, respectivamente. Estado Táchira. Venezuela. E-mail: kariass@unet.edu.ve, oarana@unet.edu.ve

RESUMEN

El cultivo de la papa, Solanum tuberosum L., demanda un alto uso de insumos agrícolas entre los que destacan los fertilizantes químicos (FQ) y enmiendas orgánicas (EO), las cuales alcanzan en muchos casos un alto porcentaje en los costos de producción, por lo que se hace necesario buscar estrategias de manejo que disminuya el valor de la fertilización. En la Aldea Pernía, municipio Vargas del estado Táchira, se condujo un experimento en papa, variedad Granola a 1.900 m.s.n.m., precipitación promedio de 900 mm, temperatura entre 12 y 17ºC, zona de vida (B-h-p) según Holdridge, suelo Fa, Orthends, donde se evaluaron dos manejos de fertilización, cinco tipos de FQ: Testigo con cero aplicación; NPK; NPK + Mg; NPK + Mg+B y NPK+B a tres niveles de fertilización orgánica (FO): 0; 5 y 10 t.ha^-1 de gallinaza (abono orgánico; AO) con tres repeticiones. Se determinó el efecto de la FQ, EO y combinada sobre el rendimiento de esta variedad. Los resultados indican que el mayor se obtuvo en el tratamiento NPK+Mg (38,39 t.ha^-1) seguido del NPK+B (36 t.ha^-1) con el nivel 5 t.ha^-1 de la AO (P≤0,01). No hubo diferencias significativas (P≤0,01) al aplicar 5 y 10 t.ha^-1 (34,77 y 36,10 t.ha^-1, respectivamente). Sin embargo, este nivel de 0 t.ha^-1 es menor 22,55 t.ha^-1. El mejor resultado se encontró cuando se aplica el FQ y la EO al momento de la siembra.

Palabras Clave: Solanum tuberosum L.; gallinaza; fertilización química.

SUMMARY

In Venezuela, the production of potato, Solanum tuberosum L., normally requires the applications of great amount of mineral fertilizers (OF), and organic amendments (OA) which represent an important part of the production costs of this crop. So it is necessary to develop strategies to decrease its use. We carried out an experiment in the town of Pernia, Vargas county in Tachira State, to evaluate the response of potato (variety Granola) to the application of 5 treatment of chemical fertilization (testwithout fertilizer; NPK, NPK+Mg; NPK+Mg+B and NPK+B) and 3 levels of organic fertilization (0, 5 and 10 t.ha^-1 of chicken manure), with 3 repetitions for each combination. The experimental site is located at 1.900 masl, with a mean annual precipitation of 900 mm, and air temperature between 12 and 17 ºC. The soil is classified as Orthends. The results showed that the greatest yield was found with the application of NPK+Mg (38.39 t.ha^-1), followed by the treatment of NPK+B (35.90 t.ha^-1) and 5 t.ha^-1 of chicken manure (P≤0,01). The split of the organic and mineral fertilizer doses does not improve the yield of potato, when compared against the application of the whole dose of fertilizer at the sowing time. Also, there were not significant differences in the potato yield when it was fertilized with five and 10 t of chicken manure (34.77 y 36.10 t.ha^-1, respectively), however at the level of 0 t.ha^-1 of chicken manure the yield is smaller 22.55 t.ha^-1. When placing the chemical fertilizer and the organic amendment were splitted, yield not different from the whole dose application at the time of seedtime.

Key Words: Solanum tuberosum L.; chicken manure; chemical fertilization.

RECIBIDO: febrero 14, 2009 ACEPTADO: junio 11, 2010

INTRODUCCIÓN

El cultivo de la papa, Solanum tuberosum L., se ubica entre los cinco cultivos más importantes en el ámbito mundial, después del trigo, el arroz y el maíz (Hooker, 1986; y Ross, 1986). La producción mundial alcanzó 323 millones de toneladas en el 2005, siendo China el primer productor, seguido por la Federación Rusa, India, Ucrania, Estados Unidos y Alemania (FAO, 2008).

Venezuela ocupa el octavo lugar por producción total de papa y el noveno por su valor económico. En el estado Táchira, municipio Vargas, ocupa la segunda posición después del municipio Jáuregui. La productividad promedio en el estado, oscila entre 6 a 14 t.ha^-1 en comparación con rendimientos de 10 a 70 t.ha^-1, reportados en otros países. Los suelos de la región andina donde se desarrolla la producción de papa, se caracterizan por tener una baja fertilidad natural, la cual no satisface los requerimientos que se traduzcan en altos rendimientos (Solórzano, 2001).

De allí, que la fertilización o abonamiento de este cultivo constituye un factor vital de manejo, orientado a obtener una adecuada nutrición como fundamento para alcanzar la máxima producción por unidad de superficie.

Las altas producciones por unidad de superficie en el cultivo de papa implican altas extracciones de nutrimentos; las cuales dependen de varios factores, tales como las exigencias de la variedad, régimen de humedad, temperatura, producción y manejo del cultivo (Comerma y Paredes, 1978; Solórzano, 2001).

En cuanto a los requerimientos en elementos menores (Alvarado y López, 1976), para una producción de 40 t.ha^-1, indican una extracción de 40 g de Mn, 60 g de B, 40 g de Cu y 6 g de Mn, en términos de hectárea cultivada. Yorinori (2003) señala que en campo la acumulación de nitrógeno, este cultivo alcanza niveles entre 180,58 a 287,25 mg.planta^-1 en hojas y 2.933,54 mg.planta^-1 en tubérculos.

Así mismo, Añez y Pereyra (1974) estudiaron el efecto de la fertilización orgánica (FO) en el cultivo de papa y concluyeron que en las dosis de abono orgánico (AO; gallinaza), las que tuvieron mejores rendimientos fueron de 20 m³.ha^-1 cuando dicha FO se acompañó de una buena fertilización química (FQ) a 500 kg.ha^-1, con fosfato de amonio y urea en la relación 2:1 y que la aplicación de materia orgánica (MO) sola, aún en altas dosis, no son suficientes para la obtención de altos rendimientos. Por su parte, Brito et al. (1977) no encontraron diferencias estadísticamente significativas en el rendimiento de la misma, al combinar dos dosis de cal: cal 0 y 1,5 t.ha^-1, tres de AO de bovino: 0, 6 y 12 t.ha^-1 y cuatro niveles de fósforo: 0, 75, 150 y 225 kg.P.ha^-1, al realizar aplicaciones de nitrógeno y potasio fijas e iguales a 100 kg.ha^-1 de cada uno.

Igualmente, Grandet y Lora (1978) señalan que la demanda de fósforo en el cultivo de la papa se incrementa a partir de los 30 d, pero debido a procesos de fijación, al fraccionar el fósforo se puede conseguir una mayor eficiencia. Por otra parte, Herrera y Herrera (2000) sostienen que la aplicación de nitrógeno por encima de 200 y 180 kg.ha^-1 no aumentan los rendimientos en suelos ferralíticos de la región Ciego de Ávila en la Habana, Cuba.

Al respecto, Ramírez et al. (2004) sostienen que la fertilización nitrogenada a las dosis 100 y 150 k.ha^-1 de N produce mayor tuberización y rendimiento general en el cultivo. Así mismo, Acuña et at. (2001) encontraron incremento en el rendimiento de dos variedades (Tollocan y Mexiquense) cuando aplicaron cal a 0,2 y 4 t.ha^-1 combinada con superfosfato de calcio simple o triple a 0, 200 y 400 kg.ha^-1 P₂O₅ en un suelo Andosol de la Sierra Veracruzana.

Del mismo modo, Lora (1978) afirma que al aumentar la aplicación de la AO por encima de 10 t.ha^-1 disminuyen los rendimientos en la variedad de papa Capiro R-12. Según Buchanan (1993), indica que al utilizar compost de pollinaza se produce un incremento, observándose un efecto residual. Ensayos realizados en Antioquia revelan que la AO seca y bien pulverizada aplicada sola o mezclada con FQ (N,P,K) la producción dio excelentes resultados (Munevar y Wollum 1983; Muñoz, 1985).

El objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de la FQ, FO y combinada sobre el rendimiento de la papa variedad Granola en la Aldea Pernía, municipio Vargas del estado Táchira.

MATERIALES Y MÉTODOS

El ensayo se realizó en una finca del Caserío Cuchilla de Guayana de la Aldea Pernía, ubicada al Noreste del municipio Vargas, aproximadamente 8 km del Cobre a 1.900 m.s.n.m., limita por el norte con la Aldea San Agustín, por el sur la Aldea Cerro Duque, al este el municipio Sucre y el oeste la Aldea Angostura. Precipitación promedio 900 mm, distribuidos en cuatro meses secos (enero, febrero, marzo, y agosto) y siete meses húmedos (abril, mayo, junio, septiembre, octubre, noviembre y diciembre). La temperatura del área oscila entre 12 y 17°C. Según la clasificación de Holdridge (B h-P) bosque húmedo premontano. Suelos de textura media a gruesa poco profundos, pH 6,2, textura franco arenosa. Orthends, Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables (MARNR, 1986).

El ensayo se llevó a cabo bajo un diseño de experimento factorial de 2x3x5, en un arreglo de parcelas subdivididas con dos formas de manejo de la parcela principal, tres niveles de MO y cinco de FQ como tratamientos en las subparcelas con tres repeticiones.

Los tratamientos fueron: a. Parcela principal: dos métodos de aplicación de la fertilización. Fertilización aplicada a toda a la siembra (ATS): sin fraccionar y fertilización aplicada de forma fraccionada (AFF), es decir, la mitad a la siembra y la otra mitad al aporque. b. Subparcelas: tres niveles de MO: 0 t.ha^-1, 5 t.ha^-1, 10 t.ha^-1 de la AO. c. Subparcelas: FQ. 0, NPK, NPK+Mg, NPK+B y NPK+Mg+B. Todo ello produce un total de 2x3x5x3 = 90 parcelas, cada una comprendió un área de 14 m² (5 m de largo x 2,80 m de ancho y dentro de éstas, cuatro hilos separados a 0,70 m cada uno).

Se cosecharon los dos hilos centrales dejando los externos como bordura y 0,50 m de cada lado, para lograr un largo efectivo de hilos centrales de 4 m. La AO se aplicó manualmente dirigida al fondo del surco, comprobándose que es la misma utilizada y comprada por el productor de la zona. El análisis de la AO se presenta en el Cuadro 1. El aporque se realizó al mes y medio de la siembra, momento que se aprovechó para hacer la AFF. El riego utilizado fue por aspersión. Al final del ciclo de crecimiento se cosecharon los dos hilos centrales, realizados en las 90 parcelas del ensayo, posteriormente se determinó el peso fresco de los tubérculos, permitiéndose obtener los rendimientos para cada tratamiento.

Los datos obtenidos se sometieron a estudios estadísticos, realizando análisis de varianza y prueba de Comparación de Medias LSD (método de la Mínima Diferencia Significativa), entre los diferentes tratamientos a través del programa SAS versión 8.0.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Fertilidad del suelo

Es práctica común dentro del proceso de producción de la papa, en la zona de la Aldea Pernía, que los productores apliquen enmienda orgánica (EO), estiércol de pollo y de gallina sin realizar previamente análisis de suelo. Por lo general, tienden a hacer aplicaciones de fórmulas completas en una relación de un saco de abono de 50 kg por un saco de semilla de 60 kg, en otros casos emplean un saco de fórmula completa por dos de semilla. Sumado a ésto, se aplica fertilizantes químicos (FQ) sin una verdadera conciencia de la contribución de los aportes de los estiércoles y su interacción con los FQ (Arias, 2002).

En el presente estudio el análisis químico del suelo (Cuadro 2) indica que el mismo es rico en los elementos P y K, medio en N, pobre en los elementos Mg, B y alto en Ca, de acuerdo a los valores señalados por Solórzano (2001) en el Cuadro 3. Basados en estos resultados, el ensayo se utilizó una fórmula completa para simular lo que el productor de la zona realiza, tomando en consideración los valores reflejados en el análisis de suelo.

En este ensayo se utilizó 500 kg.ha^-1 de la fórmula completa 12-12-17/2, aún cuando Solórzano (2001) recomienda en términos generales 1.000 kg.ha^-1 para el cultivo de la papa en la zona andina. De igual modo, se considera que aproximadamente para el establecimiento de 1 ha^-1 se siembran 35 sacos de semilla y el productor aplica 1.750 kg.ha^-1 de fertilizante, cuando la relación es de un saco de abono químico (AQ) por uno de semilla.

Abono aplicado todo a la siembra (ATS)

El rendimiento de la papa variedad Granola, en funcion de la aplicacion de materia organica (MO) a tres niveles (0; 5 y 10 t.ha^-1), muestra un valor menor cuando la gallinaza (AO; abono organico) esta al nivel de 0 t.ha-1 (Figura 1), la cual se distingue (P≤0,01) de las dosis de 5 y 10 t.ha^-1, reflejando el efecto benefico de relativo a estas. Sin embargo, en los tratamientos 5 y 10 t.ha^-1 no hubo diferencias estadisticamente significativas (P≤0,01), lo que parece indicar que la produccion responde de igual forma a 5 o 10 t.ha^-1.

Los rendimientos del cultivo con los tratamientos NPK y MO con 5 y 10 t.ha^-1 (Figura 2) se presentan similares a 34,76 y 35,65 t.ha^-1, sin desigualdades aparentes. Mientras que NPK + 0 t.ha^-1 muestran el menor rendimiento con 32,40 t.ha^-1.

Los resultados que muestra la Figura 3 refleja que los mejores rendimientos (38 y 36 t.ha^-1) se presentan con los tratamientos NPK+Mg con 5 y 10 t ha^-1 de la AO, respectivamente. A pesar de que no hubo desigualdad (P≤0,01) cuando se aplico 5 y 10 t.ha^-1, teniendo diferencias entre los tratamientos mencionados. NPK+Mg, 0 t.ha^-1, sugieren que la ausencia de la MO disminuye significativamente el rendimiento de la papa variedad Granola, ademas, los NPK+Mg son altamente satisfactorios.

En el tratamiento NPK+B y MO a tres niveles, los resultados sobre el rendimiento de esta variedad (29,83 t.ha^-1) muestran el menor valor para NPK+B a 0 t.ha^-1 de la AO (Figura 4). Por otra parte, senala que los mejores rendimientos (35,30 y 36,61 t.ha^-1) se presentan en los tratamientos NPK+B con 5 y 10 t.ha^-1, respectivamente, no encontrandose diferencias significativas (P≤0,01) cuando se aplicaron NPK+B con 5 y 10 t.ha^-1. Igualmente, en estos tratamientos y el NPK+B 0 t.ha^-1 si hubo resultados significativos (P≤0,01).

La Figura 5, indica que el menor rendimiento (27,87 t.ha-1) se presento al aplicar 10 t.ha^-1 de AO con NPK+Mg+B, a diferencia del tratamiento donde se obtuvo el mayor valor con 5 t.ha^-1 (31,77 t.ha^-1). Mostrandose que no existio desacuerdo (P≤0,01) entre NPK+Mg+B, 0 t.ha^-1 y NPK+Mg+B 10 t.ha^-1.

La mayor dosis de EO junto con FQ expresa los menores rendimientos al estar relacionado con lo señalado por Delgado et al. (2004a), que las prácticas de manejo como la fertilización nitrogenada afectan la absorción de otros nutrimentos, tomando ésto en consideración, las bondades que ofrece la AO en N y otros elementos, también, del aporte con el FQ es posible que se esté creando un problema de exceso de nitrógeno en detrimento del cultivo.

Al respecto, Maier et al. (2000) reportan que la asimilación del ión Mg⁺² se ve afectada por excesivo NH⁴⁺ y cantidades altas de P obstaculizan la absorción. Igualmente, Hooker (1986) expresa que el exceso de nitrógeno produce incrementos de follaje, en detrimento de la formación de tubérculos en el cultivo de la papa.

De acuerdo a los resultados obtenidos en el manejo del abono aplicado a toda la siembra (ATS), se puede concluir que las plantas de esta variedad disminuye su rendimiento cuando no se utiliza la AO. En cuanto a la aplicación de 5 y 10 t.ha^-1 de la AO, se incrementó presentando disparidad con respecto al tratamiento sin la AO.

De este modo, al aplicar 5 y 10 t.ha^-1 los efectos fueron muy parecidos (no hubo diferencias significativas). Las consecuencias corroboran lo señalado por Buchanan (1993), Munevar y Wollum (1983), Muñoz (1985), que al usar compost de pollinaza crece la producción.

Abono aplicado de forma fraccionada (AFF)

En la Figura 6 se observa que el rendimiento disminuyo al nivel mas bajo de la AO. Las dosis de 5 y 10 t.ha^-1 mostraron diferencias estadisticamente significativas (P≤0,01) respecto al tratamiento testigo (0 t.ha^-1). No obstante, para 5 y 10 t.ha^-1 no hubo disparidad (P≤0,01), lo cual, sugieren que la papa responde de igual forma, asi se aplique 5 o 10 t.ha^-1. Ademas, al fraccionar la aplicacion de la AO no influyo en el incremento del rendimiento de la variedad Granola.

La Figura 7 representa el efecto del NPK junto con la MO a tres niveles sobre el rendimiento de la variedad, observandose que el menor valor (29,55 t.ha^-1) se obtuvo cuando se aplico NPK con 0 t.ha^-1 y los mejores (40,29 y 32,69 t.ha^-1) con los tratamientos NPK 5 t.ha^-1 y NPK 10 t.ha^-1 de la AO, respectivamente, en donde hubo datos significativos.

Los resultados generados en la Figura 8 senalan un menor rendimiento (28,54 t.ha^-1) al aplicar NPK+Mg, con 0 t.ha^-1 de la AO. De la misma manera, se observo mayor beneficio con los tratamientos NPK+Mg con 5 y 10 t.ha^-1, respectivamente, sin presentrar diferencias (P≤0,01) cuando se aplico 5 y 10 t.ha^-1, mostrandose desiguales entre estos tratamientos y 0 t.ha^-1 con NPK+Mg, lo cual indica que la ausencia de la MO disminuye considerablemente su rendimiento. Ademas, los tratamientos NPK+Mg son altamente satisfactorios cuando en el programa de fertilizacion mineral se incluye Mg. Esto concuerda con Garcia y Viveros (1994), quienes encontraron efectos positivos a la adicion de magnesio en el cultivo de la papa.

El efecto NPK+B a tres niveles de la MO sobre esta variedad muestra que los mejores rendimientos se presentan al aplicar NPK+B con 5 y 10 t.ha^-1 de AO, respectivamente (Figura 9). Asi mismo, no hubo diferencias (P≤0,01) cuando se aplico NPK+B 5 y NPK+B 10 t.ha^-1, mientras que entre estos y el tratamiento NPK+B con 0 t.ha^-1 de AO hubo resultados significativos (P≤0,01), presentandose un menor rendimiento con los tratamientos NPK+B, 0 t.ha^-1 de AO.

La Figura 10, senala el efecto de la aplicacion del NPK+Mg+B a tres niveles de la MO, advirtiendo el menor rendimiento (29,25 t.ha^-1) en los tratamientos NPK+ Mg+B, 0 t.ha^-1 y el mejor beneficio (34,77 t.ha^-1) con NPK+Mg+B, 5 t.ha^-1 de la AO.

En general, aunque estadisticamente no se encontraron diferencias significativas entre las dos formas de manejo, los resultados agronomicos indican que al aplicar simultaneamente AQ y la EO, ATS se produce rendimientos superiores a los obtenidos con AFF.

Lo reportado concuerda con Giletto et al. (2003) quienes encontraron que la aplicación de fertilizante y el agregado tardío de nitrógeno durante el ciclo del cultivo produjo disminución en el rendimiento de los tubérculos de los cultivares Kennebec, Spunta y Asterix.

Por otra parte, Delgado et al. (2004b), descubrieron que la aplicación de toda la dosis de N a la siembra, mejora la utilización del N en el cultivo de maíz, aunque estos investigadores señalan que la producción y utilización del N puede ser afectada por el tipo y época de aplicación del fertilizante nitrogenado, el cultivo, condiciones climáticas y propiedades físico-químicas de los suelos.

CONCLUSIONES

- Se concluye que al aplicar el AQ y la EO, ATS, se obtienen resultados superiores, que al aplicar el AQ y la EO de forma fraccionada.

- Se obtienen resultados similares al aplicar 5 y 10 t.ha^-1 con rendimientos superiores respecto a cuando no se aplica la AO.

- Los rendimientos fueron mayores cuando se aplicó NPK+Mg seguido del tratamiento NPK+B más 5 t.ha^-1 de la AO.

- En el cultivo bajo las condiciones agroecológicas donde se realizó el estudio, responde de manera eficiente a la aplicación de magnesio.

- El suelo sobre el cual se estableció el ensayo de fertilización en papa, es un suelo rico en elementos minerales, por lo tanto, bajo estas condiciones específicas de suelo, aplicando únicamente EO a 5 t.ha^-1 y fertilizante nitrogenado, el cultivo responde de forma positiva en cuanto a rendimientos.

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Compost de champiñonera y vermicompost como sustratos para el desarrollo de plántulas de pimentón

Compost of champiñonera and vermicompost like substrates for the development of plantulas of pimenton

Fraina Jiménez*, Argelia Escalona** e Ingrid Acevedo**

* Estudiante. Trabajo de pre-grado y

** Profesoras. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA). Decanato de Agronomía y Decanato de Ciencias Veterinarias, respectivamente. Barquisimeto, estado Lara. E-mail: eargelia@ucla.edu.ve, ingridacevedo@ucla.edu.ve

RESUMEN

Con el objetivo de evaluar el efecto del compost de champiñonera (Co) y vermicompost (Ve) como sustratos para el desarrollo de plántulas de pimentón (PP), Capsicum annuum L., se realizó un ensayo ubicado en el vivero del Decanato de Agronomía, UCLA, Tarabana, dispuesto en un diseño de parcelas divididas con ocho tratamientos y cuatro repeticiones. Se evaluaron los siguientes sustratos: aserrín de coco (A), Ve, Co y sus combinaciones binarias en tres proporciones volumétricas (1:3, 1:1 y 3:1). Las PP se propagaron en bandejas de polietileno en los diferentes sustratos. Se aplicó una fertilización básica a partir de la plena exposición del primer par de hojas verdaderas con un fertilizante hidrosoluble de inicio o enraizamiento (13-40-13), a una dosis de 2,5 g.l^-1 semanal en agua de riego. Se evaluó altura, diámetro de tallo, número de hojas (grandes y pequeñas), masa seca de plántula y raíz. Los compost (C) estudiados resultaron ser componentes adecuados para mezclas de sustratos con A en partes iguales en la producción de PP. El crecimiento de la PP reflejado por la altura, masa seca aérea y de raíces fueron mayores en los sustratos 1:1 de Ve más A. En cuanto al diámetro del tallo de las PP fue favorecido por el sustrato 1:1 de C más A.

Palabras Clave: Capsicum annuum L.; sustratos; orgánicos; plántulas.

SUMMARY

Aiming to assess the effect of compost and vermicompost (Ve) champiñonera (Co) as substrates for the development of seedlings of pepper (PP), Capsicum annum L., it was conducted a test of the nursery located in the Faculty of Agronomy, UCLA, Tarabana, arranged in a split plot design with eight treatments and four replications. We assessed the following substrates: sawdust coconut (A), Ve and Co and combinations of three binary volumetric ratios (1:3, 1:1 and 3:1). PP seedlings are propagated in polyethylene trays containing different substrates. Basic fertilization was applied after the full exposure of the first pair of true leaves with a water soluble fertilizer or start rooting (13-40-13) at a dose of 2.5 g.l^-1, a weekly water irrigation. Height, stem thickness, number of leaves (large and small), and dry mass of seedling root were evaluated. The compost (C) turned out to be appropriate for substrate mixtures with equally sawdust A in the production of pepper seedlings. The growth of PP mirrored by the tall, dry air mass and roots were higher in substrates of vermicompost 1:1 more A sawdust. As the diameter of the stem of the PP was favored by the substrate of 1:1 sawdust C more A.

Key Words: Capsicum annuum L.; substrate; sprouts; red peppers.

RECIBIDO: febrero 02, 2009 ACEPTADO: agosto 11, 2009

INTRODUCCIÓN

El pimentón, Capsicum annuum L., tiene un alto valor nutritivo y gran popularidad en la alimentación de muchos países. Además, representa el cultivo de hortaliza más extenso en superficie de siembra y volumen de producción en Venezuela, INIA (2005). Incrementándose, el uso de bandejas plásticas para la producción de plántulas de hortalizas bajo condiciones protegidas.

El crecimiento de plántulas en bandejas constituye una actividad diferente a su cultivo en campo, puesto que las plantas se desarrollan en condiciones restringidas, diferente a las características de su hábitat natural, por lo tanto, el aspecto más importante a considerar es el medio de crecimiento o sustrato (Hernández, 2003). Éste, puede estar formado por un componente o mezclas que proporcionen las condiciones necesarias para la germinación y desarrollo de las raíces (Jiménez y Caballero, 1990).

Durante las últimas tres décadas se viene observando el uso de compost (C) de diferentes orígenes y características como sustratos alternativos en viveros y semilleros (Urrestarazu et al., 2006), así como el uso de aserrín de coco (A). Sin embargo, las mezclas o proporciones a utilizar de estos componentes no estuvieron estipuladas.

El objetivo de este ensayo es evaluar el efecto del compost de champiñonera (Co) y vermicompost (Ve) como sustratos para el desarrollo de plántulas de pimentón (PP).

MATERIALES Y MÉTODOS

Ubicación

El ensayo se realizó en las instalaciones del vivero del Decanato de Agronomía de la UCLA, ubicado en la zona de Tarabana, municipio Palavecino, estado Lara, a una altitud de 500 m.s.n.m., aproximadamente con coordenadas geográficas de 10º 05' de latitud Norte y 69º 16' de longitud Oeste.

Material vegetal y sustratos utilizados

Se utilizaron semillas de pimentón, variedad Keystone Resistent Giant 3, las cuales se colocaron tres semillas por lóculo en ocho bandejas de polietileno de 200 lóculos, alrededor de 27 cm³ cada uno, previamente desinfectadas con cloro al 2% y diferentes sustratos; totalizando 4.800 semillas. Una vez realizada la siembra, las bandejas fueron llevadas al propagador de neblina, con una frecuencia de tres riegos diarios de 10 min cada uno hasta que las plántulas emergieran. Luego se realizó un raleo dejando una planta por lóculo y trasladando las bandejas al umbráculo hasta terminar el ensayo.

Se comenzó la fertilización después que emergiera la primera hoja activa de las plántulas con aplicación de 13-40-13 NPK hidrosoluble, microelementos (MgO, S, B, Zn, Mn, Cu, Fe y Mo) a una dosis básica de 2,5 g.l^-1 de agua y aplicaciones semanales del riego.

Los sustratos utilizados para germinar y desarrollar las plántulas fueron C comercial (Fertiorganic) basado en Co, Ve (de pulpa y pergamino de café compostado por la acción de la lombriz Eisenia foetida) y A. Éste fue esterilizado antes de darle uso por medio de la aplicación de vapor de agua caliente, en un período de 30 min, con la finalidad de evitar la incidencia de agentes patógenos y organismos que pudieran afectar negativamente el normal desarrollo de las plántulas.

Diseño de experimentos y tratamientos

El ensayo se realizó diseñando parcelas divididas con ocho tratamientos y cuatro repeticiones. Para ello, se utilizaron ocho bandejas de 200 celdas. Colocándose cada una de ellas en cuatro secciones de repeticiones.

Los tratamientos consistieron en diferentes proporciones de C, Ve y A como sustrato para el desarrollo de PP (Cuadro 1).

Variables evaluadas

Las variables evaluadas se midieron a los 30 d después de la siembra, las que consistieron en determinar la altura de planta, número de hojas, masa seca de la parte aérea y radical. Para ello se tomaron 20 plántulas al azar por tratamiento, es decir, cinco plántulas por repetición que corresponden al 10%.

- Altura de la plántula: se midió con una cinta métrica desde el nivel del sustrato hasta el extremo apical de la plántula.

- Número de hojas: en este caso se contó el número de hojas funcionales de cada plántula.

- Masa seca de la parte aérea y radical: una vez separadas las plántulas en parte aérea y radical, pesadas y colocadas previamente perforadas e identificadas, se llevaron a estufa tipo Tv 80u1 por un período de 72 h, a 70°C. Transcurrido este tiempo se pesaron todas las muestras nuevamente para obtener así la masa seca.

Análisis estadístico

El analisis de varianza para todas las variables evaluadas fueron realizadas con el programa estadistico Statistix version 8 y las comparaciones de medias se interpretaron con la prueba de Tukey (P≤0,05).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Altura de las plántulas

Se determinó diferencias altamente significativas (P≤0,001) entre la altura de las plántulas de pimentón (PP) desarrolladas en los sustratos basados en combinaciones de compost (C), vermicompost (Ve) y aserrín de coco (A). El Cuadro 2 registra que el mayor crecimiento se encontró en las establecidas en el sustrato con partes iguales de Ve, A y la menor al utilizar 100% de C.

Investigaciones realizadas por Vethencourt (1999), García et al. (2001) y Betancourt (2002) coinciden en señalar que el uso de materiales orgánicos en mezcla para la producción de plantas en invernadero favorece el crecimiento. Más aún, Acevedo y Pire (2004) indicaron que el uso de Ve en el sustrato en proporciones de 15 a 25% estimula la evolución en las plantas de lechosa, tanto en vivero como en campo.

Adicionalmente, Hernández (2003) al estudiar varios sustratos para la producción de PP en bandejas, observó que la altura de las plantas fue mayor cuando éstas crecieron basados en Ve y A. Igualmente, Silveira et al. (2002) presentaron mayores progresos al utilizar sustrato de la mezcla de C comercial, A y Ve.

No obstante, los valores de altura en las plántulas obtenidos en este trabajo fueron superiores a todos los tratamientos logrados por Hernández (2003).

Diámetro de tallo

Los diametros de tallo de las PP presentaron diferencias estadisticas (P≤0,001) segun el sustrato utilizado. Se evidencio el mayor diametro de tallo al aplicar partes iguales de A y C con el menor valor en la relacion 1:3 de A y C (Cuadro 2).

Por otra parte, Valles (2003) en el vivero de plantas de lechosa encontro mayor diametro de tallo, en aquellos sustratos que contenian la mayor dosis de Ve.

Número de hojas

Se obtuvo el efecto de las mezclas de C, Ve y A sobre el número de hojas de las PP. El Cuadro 2 revela que la relación 3:1 de C y A obtienen el mayor y menor valor al utilizar partes iguales de C y Ve.

En este sentido, Barrios (1996) al evaluar el efecto de diferentes sustratos a base de suelo sobre el crecimiento de Aglaonema sp. encontró que el mayor número de hojas y longitud de las mismas, se produjo en las plantas establecidas en sustratos enmendados con abonos orgánicos como el Ve y C. De igual manera, Hernández (2003) evaluó sustratos para la producción de pimentón en bandejas, obtiendo el mayor número de hojas en aquellas plantas que crecieron en los compuestos por Ve, infiriendo que fue debido a la alta capacidad de retención de humedad, conductividad eléctrica y pH cercano a la neutralidad.

Así mismo, Vethencourt (1999) y Bethancourt (2002) observaron que los tratamientos con materiales orgánicos y adecuada aireación del medio, las plantas presentaron una mayor producción y desarrollo de hojas.

Masa seca de la parte aérea de las plántulas

También hubo diferencias significativas al utilizar diferentes proporciones de C, Ve y A sobre la masa seca de la parte aérea de las PP. Al aplicar 1:1 de A y Ve, que arrojaron los mejores y menores resultados con 100% de C (Cuadro 3).

Del mismo modo, Acevedo y Pire (2004) señalaron que la incorporación de Ve al sustrato estimuló la producción de biomasa de las plantas de lechosa desarrolladas en envases. Al contrario, Hidalgo y Harkess (2002) indicaron que el mayor peso de las plantas de poinsettia (Euphorbia pulcherrima Willd) cultivadas en sustratos enmendados con humus de lombriz, no se produjo en las mezclas con mayor espacio poroso o capacidad de retención de humedad.

Masa seca de raíz

Se encontró variaciones altamente significativas (P≤0,001) al utilizar diferentes proporciones de C, Ve y A sobre la masa fresca y seca de la raíces de las PP. El sustrato de partes iguales de A y Ve generó la mayor masa seca de raíces y la menor al aplicar sólo C. Esto se corresponde con los resultados obtenidos en el desarrollo de la parte aérea que fue una de las mayores en comparación con los demás (Cuadro 3).

De igual modo, Acevedo y Pire (2004) demostraron que al utilizar un 15 al 25% de Ve en el sustrato, hubo mayor masa seca total, altura y diámetro de tallo en plantas de lechosa en vivero. Sin embargo, Contreras et al. (2008) no encontraron respuestas respecto al crecimiento de plantas de café en el vivero utilizando 10, 20 y 30% de Ve.

Con respecto a la masa seca de raíces (Cuadro 3), se presentaron los mayores valores al utilizar 3:1 y 1:1 de A más Ve y los menores aplicando sólo C.

Estos resultados coinciden con los indicados por Vethencourt (1999) en plántulas de tomate desarrolladas en sustratos basados en A. De igual forma, Celis (1995) en su trabajo evaluación de sustratos para la producción de cepellones en el cultivo del pimentón, obtuvo valores de masa radical con A similares a los encontrados en esta investigación.

Como se pudo observar, la incorporación del A en ambos C incrementó la materia seca tanto de la parte aérea como en la raíz, el cual mejora la granulometría de los mismos, permitiendo mayor aireación del sustrato y un mejor crecimiento de la raíz. En este sentido, Carmona y Abad (2008) mencionan que la granulometría fina de los C puede adecuarse mezclándolos con otros materiales de características físicas complementarias (denominados agentes estructurantes como, por ejemplo, cascarilla de arroz y corteza de árboles, entre otros).

En los casos más favorables, el C y Ve pueden llegar a constituir entre el 50 y el 75% del volumen del sustrato, además el uso del C y Ve reportan beneficios económicos al agricultor porque su precio de compra es inferior al de la turba, ambos C tienen disponibilidad garantizada y en el caso del Ve es un producto bastante homogéneo.

CONCLUSIONES

- Los C estudiados resultaron ser componentes adecuados para las mezclas de sustratos con A en partes iguales en la producción de PP.

- El crecimiento de la PP reflejado por la altura, masa seca aérea y de raíces fueron mayores en los sustratos 1:1 de Ve más A.

- En cuanto al diámetro del tallo de las PP fue favorecido por el sustrato 1:1 de C más A.

BIBLIOGRAFÍA

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Hymenopteros parasitoides de insectos asociados a las plantaciones de cacao, en la región costera del estado Aragua, Venezuela

Hymenopteros parasitoides of insects associated to the cacao plantations, in the coastal region of the State Aragua, Venezuela

José Luis García R.* y Rafael Montilla**

* Profesor. Universidad Simón Rodríguez. Núcleo Maracay.

** Investigador. INIA-Trujillo. Posgrado en Entomología. Universidad Central de Venezuela. E-mail: joseluisg61@cantv.net, rmontilla@inia.gob.ve.

RESUMEN

Se presenta una lista de los enemigos naturales del orden Hymenoptera, obtenidos de crías en el laboratorio de otros insectos recolectados en plantaciones de cacao, Theobroma cacao L., en las localidades de Choroní, Cuyagua y Cumboto del estado Aragua. Un total de 23 registros, corresponden a géneros y especies de himenópteros que parasitan insectos, alimentándose de la planta de cacao. El material colectado en campo fue llevado al Instituto de Zoología Agrícola (IZA) de la Universidad Central de Venezuela (UCV), donde la fase inmadura se coloca en cámaras adecuadas para la cría y los adultos emergidos fueron debidamente montados e identificados por el personal del Museo del IZA (MIZA) y del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Las especies más relevantes que se encontraron atacando pupas del complejo de especies Carmenta spp. (Sesiidae), son: Calliephialtes sp. (Ichneumonidae); Brachymeria spp. (Chalcididae) con dos especies y Promicrogaster sp. (Braconidae). Otros parasitoides que surgieron de ninfas y adultos de escamas tanto Coccidae como Pseudococcidae (Hemiptera), existen: Blepyrus sp. y Anagyrus sp. (Encyrtidae); Chartocerus sp. y Signiphora sp. (Signiphoridae); Coccophagus sp. (Aphelinidae); Lecanobius sp. (Eupelmidae) y dos géneros no determinados de Eulophidae y Eurytomidae. Forcipestricis sp. (Encyrtidae) apareció de pupas de Forcipomyia sp. (Diptera). De las posturas de Horiola y Bolbonota (Hemiptera : Membracidae), brotaron adultos de Oligosita sp. (Trichogrammatidae). De los troncos de cacao afectados por muerte regresiva (Lasodiplodia theobromae), se encontró entre otros enemigos naturales: Heterospilus falcatus (Braconidae); Plynops sp. (Braconidae) y varias especies de Rogadinae (Braconidae).

Palabras Clave: Theobroma cacao L.; control biológico; enemigos naturales; parasitoides, Venezuela.

SUMMARY

A list of the natural enemies of the order Hymenoptera is presented obtained in the laboratory breeding of insects collected in cocoa, Theobroma cacao L., plantations in the villages of Choroní and Cuyagua Cumboto, Aragua State. A total of 23 entries are included, which correspond to genera and species of Hymenoptera that parasitize insects that eat the cacao plant. The most important species were found attacking pupae of the complex species Carmenta spp. (Sesiidae) were Calliephialtes sp. (Ichneumonidae), Brachymeria spp. (Chalcididae) (two species) and Promicrogaster sp. (Braconidae). Other parasitoids that emerged of nymphs and adults of scales, of blth Coccidae and Pseudococcidae (Hemiptera), were: Blepyrus sp. and Anagyrus sp. (Encyrtidae); Chartocerus sp. and Signiphora sp. (Signiphoridae); Coccophagus sp. (Aphelinidae); Lecanobius sp. (Eupelmidae) and two genres not determined of Eulophidae and Eurytomidae. Forcipestricis sp. (Encyrtidae) emerged from pupae Forcipomyia sp. (Diptera). The Horiola and Bolbonota (Hemiptera: Membracidae) of eggs, adults emerged Oligosita sp. (Trichogrammatidae). From cocoa trees affected by dieback (Lasodiplodia theobromae), among other natural enemies, were obtained: Heterospilus falcatus (Braconidae); Plynops sp. (Braconidae) and several species of Rogadinae (Braconidae).

Key Words: Theobroma cacao L.; biological control; natural enemies; parasitoids; Venezuela.

RECIBIDO: marzo 17, 2009 ACEPTADO: agosto 14, 2010

INTRODUCCIÓN

El cacaotero, nombre vulgar del árbol del cacao, Theobroma cacao L., es cultivado mayormente en las regiones tropicales húmedas de ambos hemisferios, por el valor económico y nutritivo de sus semillas es considerado uno de los aportes más importante de América a la agricultura tropical, porque constituye la base de bebidas, pastas y grasas muy codiciados por los mercados de Europa y América (León, 1968; Hoyos, 1994). En Venezuela su cultivo se remonta a los tiempos anteriores a la colonia (Hoyos, 1994).

Venezuela es un productor marginal de cacao aromático de alta calidad, puesto que representa el 0,64% de la producción mundial. Actualmente, la producción nacional es de 15.000 t.año^-1, con un rendimiento de 240 kg.ha^-1, demostrando la mitad del promedio global. De ésta, el 69,4% es comercializado en el mercado internacional, el 30% va a la industria nacional y una cantidad insignificante es procesado por la industria artesanal (CORPOANDES, 2009).

Según Quiñones (2007), aproximadamente 800 familias de las costas aragüeñas se benefician del cultivo del cacao, el municipio Costa de Oro es el que efectúa el mayor aporte con un 70%, seguido de Mariño 27% y Girardot el 5%, señalado por Brancaccio (2009). Es conveniente señalar, que la mayoría de las plantaciones son de edad avanzada causado por el mal manejo de la plantación, aunado a los problemas fitosanitarios que constituyen un factor restrictivo para la producción, afectando la calidad del producto final (Sánchez, 1997).

Otro aspecto importante del cultivo del cacao es su característica conservacionista, porque su necesidad de sombra obliga a plantarlo en ambientes protegidos por grandes árboles, creando una gran diversidad de nichos ecológicos (Ortiz, 1993), asociándolo a un número elevado de insectos. El mínimo uso de plaguicidas permite en dicho agroecosistema, un deseado equilibrio de la entomofauna (Sánchez et al., 1979), requiriendo estudios que conduzcan a un conocimiento más preciso de las interrelaciones establecidas en profundidad con aquellas que tengan enemigos naturales potenciales, como controladores biológicos de otros insectos, puediéndose convertir en plagas.

Por otra parte, Ramos et al. (2000) señalaron que se debe hacer énfasis en el manejo integrado de plagas en cacao para preservar los insectos responsables de la producción y la característica conservacionista del cultivo. En este sentido, tomando en consideración la importancia social y económica que representa para los productores de las Costas de Aragua, se realizó esta investigación para registrar algunas relaciones parasíticas entre los insectos benéficos (Hymenoptera) y los insectos fitófagos, así como de algunos insectos que son benéeficiosos al mismo.

Metodología

Durante los años 1998 y 1999 se investigaron colectas de fases inmaduras de insectos fitófagos del cacao y de insectos depredadores presentes en el mismo, también se recogieron partes vegetales y troncos secos perforados de cacao, en tres localidades ubicadas al norte del estado Aragua, en los municipios: Costa de Oro (Cumboto, Cuyagua) y Girardot (Choroní). El material obtenido fue trasladado al insectario del Instituto de Zoología Agrícola (IZA) de la Universidad Central de Venezuela (UCV), Facultad de Agronomía en Maracay, estado Aragua.

Los estados inmaduros de los insectos fueron ubicados en cámaras adecuadas para la cría, en el caso de larvas de lepidópteros y coleópteros se colocaron en envases plásticos de un litro con orificio de aireación de 5 cm de diámetro tapado con “organdí”, alimentados con vegetales frescos y cambiadas en determinados momentos. En las fases de huevos y pupas se dispuso de forma individual en cápsulas plásticas de Petri en cuyo fondo se le colocó papel absorbente para evitar el exceso de humedad.

En cámaras de cría de madera con organdí y puerta de vidrio (dimensiones 40x40x40), se instalaron troncos de cacao atacados por L. theobromae Pat. (Botryosphaeriales: Botryosphariaceae), registrando diariamente la emergencia de insectos tanto fitófagos como parasitoides.

Los adultos emergidos se preservaron en alcohol al 70%, en viales de vidrio hasta su montaje, para proceder a su identificación. Los himenópteros son descritos por los autores y los otros grupos de insectos fueron registrados por especialistas del Museo del IZA (MIZA) y del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Es significativo señalar que el material etiquetado e identificado reposa en la colección del MIZA “Francisco Fernández Yépez”, de la UCV.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se señalan 23 registros de himenópteros parasitoides atacando a otros insectos (fitófagos, depredadores y polinizadores) presentes en las plantaciones de cacao de la Costa del estado Aragua (ver Cuadro). De éstos, 10 están asociados a insectos del orden Lepidoptera, entre los que se encuentran Carmenta spp. Edwards (Perforador del fruto del cacao; Lepidoptera: Sesiidae) señalados en la Figura 1, considerado como uno de los insectos de mayor importancia en la región, especialmente en la zona de Choroní¹.

Se reconocieron cuatro especies de himenópteros atacando pupas de Carmenta spp. pertenecientes a los géneros: Calliephialthes sp. (Ichneumonidae) referido en la Figura 2; Promicrogaster sp. Brues y Richardson (Braconidae) como lo indica la Figura 3, igualmente, dos especies de Brachymeria Westwood (Chalcididae) descrito en la Figura 4. Se criaron larvas de Anadasmus poronoides y Gynandrosoma aurantiarum (Lepidoptera: Olethreutidae), perforadores del fruto del cacao, sin descubrir enemigos naturales.

Una especie de Chelonus sp. Jurine (Hymenoptera: Braconidae), emergió de un fruto de cacao momificado y en cuyo interior se consiguieron adultos de Ephestia sp. Guenée (Lepidoptera: Pyralidae), género que deshace las almendras de cacao almacenadas (Sánchez y Capriles, 1979). Pudiéndose estimar que se trata de un enemigo natural de este insecto.

Otro parasitoide asociado con lepidópteros fue el género Conura sp. Thompson (Chalcididae) que apareció de las pupas de Platyptilia nubilis (gusano de la flor), observándose que se alimenta de los brotes tiernos de los chupones de cacao, especialmente en la localidad de Choroní (Figura 5).

Igualmente, Forcipestrici sp. (Hymenoptera: Encyrtidae) reseñado en la Figura 6, fue encontrado parasitando pupas de la “mosquita de la flor” (Forcipomia sp.), un importante polinizador del cultivo (Sánchez y Capriles, 1979), que al incrementarse sus poblaciones, podría afectar la producción de frutos (Figura 7).

Las escamas pertenecientes al orden Hemiptera son unos de los insectos más frecuentes en las plantaciones de cacao de la región. En términos generales, existen al menos dos especies, una perteneciente a la familia Pseudococcidae de color blanco algodonoso, de ahí su nombre (escama algodonosa), en donde surgieron cuatro especies de himenópteros parasíticos, tres pertenecientes a la familia Encyrtidae de los géneros Anagyrus Howard, Aenasius Walker y Blepyrus Howard; y otra de Signiphoridae (Signiphora sp. Ashmead). De la familia Coccidae (escama globosa o marrón), se encontaron cinco especies de himenópteros: una especie no determinada perteneciente a la familia Eulophidae; Aphelinidae (Coccophagus sp. Westwood); Eurytomidae (Eurytoma sp. Illiger) y Eupelmidae (Lecanobius sp. Ashmead), que actúa como depredador de huevos y ninfas de los primeros instares de coccidos, permaneciendo protegidos bajo el cuerpo de la escama de la hembra; y por último, Signiphoridae (Chartocerus sp. Motschoulsky) que interviene como hiperparasitoide.

Con el nombre común de carapachito se reconocerá a Horiola picta (Coquebert) mostrado en la Figura 8 y Bolbonota sp. Amyot y Serville, Figura 9. Son dos especies de Membracidae (Hemiptera:), cuyas ninfas y adultos se localizan frecuentemente sobre los pedúnculos de las flores y frutos, así como en los brotes nuevos de hojas, extrayendo savia para su alimentación, ocasionando marchitamiento de los mismos (Sánchez y Capriles, 1979).

Es frecuente observar las posturas de estos dos géneros, los cuales, en el caso de H. picta son endofíticas, colocadas dentro del pericarpio del fruto, causando un abultamiento a manera de pústula (Figura 10); mientras que las Bolbonota sp., son externas y están cubiertas de una sustancia blanca gelatinosa (Figura 11). En ambos tipos se lograron ejemplares del género Oligosita Haliday (Hymenoptera; Trichogrammatidae) como se señala en la Figura 12.

En relación a la entomofauna obtenida en troncos de plantas de cacao atacadas por L. theobromae (muerte regresiva), se pudo considerar abundante y diversa. Ejemplo de ésto, es la reproducción de ocho especies de coquitos escopeteros o perforadores, de los cuales siete pertenecen a la familia Curculionidae (subfamilia Scolytinae) y una a Platypodidae. En el caso de curculionidos, se identificaron las siguientes especies: Xyleborus affinis Eichhoff; X. ferrugineus (Fabricius.); X. vespatorius Schedl.; Xylosandrus morigerus (Blandford); Hyphothenemus sp.; Aphicranus sp. y Drycoetoides sp. De la misma manera, surgieron dos Cerambycidae (Ozineus arietinus Bates y Nissodrysola cinerascens Bates); incluso, algunos adultos de Carmenta spp. se produjeron en estos troncos.

En vista de la diversa fauna que habita en este medio, se dificultó una observación directa, ésto obstaculizó establecer algún tipo de asociación con sus enemigos naturales. No obstante, se plantearon posibles relaciones: en primer lugar se consiguieron adultos de Heterospilus falcatus Quicke y Marsh (Hymenoptera: Braconidae) ver Figura 13, reportado como parasitoide de Xyleborus confusus (Quick y Marsh, 1992); en segundo lugar, debido a la abundancia y frecuencia de ejemplares del género Plynops Shaw (Hymenoptera; Braconidae) con tres especies no determinadas (Figura 14), se pudo estimar que están relacionados con adultos de una o varias de Xyleborus, y/o de otros Curculionidae.

El género Plynops es de reciente descripción (Shaw 1996), hasta el presente no existe información sobre la biología de las anteriormente descritas.

Durante el proceso de cría se obtuvieron insectos entomófagos benéficos al cacao. De los huevos de Chrysopa sp. Adams, emergió un ejemplar de la familia Encyrtidae y de la pupa un Ichneumonidae (Gelinae), ambos sin identificar. De un ejemplar de Perilampus sp. Latreille (Chalcidoidea; Perilampidae), surgió de las pupas de Baccha clavata Fabricius (Diptera: Syrphidae) otro depredador generalista importante en el control natural de varios insectos plagas.

CONCLUSIONES

- Por su importancia como controladores biológicos de insectos que limiten la producción de cacao en la región costera de Aragua, se pueden destacar: tres géneros (Calliephialtes sp., Promicrogaster sp., Brachymeria spp. (dos especies) que emergen de puparios de Carmenta spp. “perforador del fruto”; cuatro especies de diversas familias que están asociadas a “escamas algodonosas” (Hemiptera: Pseudococcidae); cinco especies asociadas con escamas globosas o marrones” (Hemiptera: Coccidae); en particular una muy frecuente, perteneciente al género Oligosita Walker; dos géneros de Braconidae (Plynops spp. y Heterospilus sp.) asociados con “perforadores de troncos” o “coquitos escopeteros”; y por último un género de Encyrtidae (Forcipestrici sp.) que parasita pupas de Forcipomyia sp. “mosquita de la flor”.

- La entomofauna que habita en los troncos de plantas de cacao muertas por la enfermedad atribuida a L. theobromae es muy abundante y diversa, de allí que el establecimiento de relaciones con sus enemigos naturales es difícil, requiriendo el desarrollo de metodologías adecuadas para su estudio.

- Es preciso iniciar nuevas líneas de investigación, basadas en el estudio de las relaciones huéspedparasitoide de los principales insectos perjudiciales para el desarrollo del cultivo en la región, como sería los parasitoides del complejo de especies de Carmenta spp. y de los perforadores del tronco o escopeteros (Coleoptera: Curculionidae). Igualmente, determinar el efecto que sobre la planta de cacao presenta la gran abundancia de Cerambycidae (Coleoptera) de las Ozineus arietinus Bates y Nissodrysola cinerascens (Bates) que emergen de troncos de cacao víctimas de la enfermedad “muerte regresiva”.

AGRADECIMIENTO

A los taxónomos del MIZA, FAGRO, UCV e INIA, en especial al doctor Luis José Joly e ingeniero M.Sc. Ricardina Colmenares por su colaboración en la identificación del material entomológico.

Notas

¹ Comunicación personal. Investigadores Rafael Navarro y Nelly Delgado del INIA e IZA de la UCV.

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Efecto del pisoteo en sistemas de producción de cerdos a campo sobre propiedades del suelo

Adriana Rodríguez M.*, Mansonia A. Pulido M.*, Juan C. Rey B.**, Deyanira Lobo L.*, Humberto Araque* y Carmen Rivero*

*Profesores. Universidad Central de Venezuela (UCV). Facultad de Agronomía.

**Investigador. Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Maracay-Venezuela. E-mail: acrmatute@gmail.com, pulidom@agr.ucv.ve, jcrey@inia.gob.ve, lobod@agr.ucv.ve, araqueh@agr.ucv.ve, criver@ewinet.com

RESUMEN

El objetivo de este estudio fue evaluar la tendencia de los cambios producidos por el pisoteo en sistemas de producción de cerdos a campo (CC) sobre las propiedades de un suelo Mollisol de Venezuela. El muestreo se basó en un diseño factorial 2x3 a dos niveles: potreros con cerdos (PCC), potreros sin cerdos (PSC) y otro factor a tres niveles (0-5, 5-10 y 10-20 cm). En cada potrero se seleccionaron cuatro puntos al azar con base a un análisis previo de variabilidad del área, en cada punto se determinó el pH, la conductividad eléctrica (CE), el contenido de carbono orgánico (CO) del suelo, evaluándose la condición y estabilidad estructural al humedecimiento, impacto de gotas y movimiento del agua. Los resultados mostraron diferencias significativas por efecto de la presencia de cerdos y profundidad para las variables densidad aparente (Da), poros con radio >15μm, resistencia mecánica a la penetración (RMP) y CO, mientras que el pH y la CE evidenciaron algunas diferencias por efecto de la presencia o ausencia de cerdos. Esto permite afirmar que el pisoteo de los cerdos ejerce un efecto modificador sobre las propiedades del suelo evaluado , en este caso, mayor evidencia de cambios negativos , tales como el aumento de la Da, la proporción de poros con radio <15μm, la disminución de la porosidad total y la tasa de infiltración.

Palabras Clave: densidad aparente; pisoteo de cerdos; porosidad; profundidad del suelo; propiedades del suelo; tasa de infiltración.

Effect of trampling in pig production systems on soil physical properties

SUMMARY

The objective of this study was to evaluate the tendency of changes produced by the trampling in production systems from pigs to fi eld (PF) on the properties of a Mollisol ground of Venezuela. The sampling was based with pigson a factorial design 2x3, a factor of two levels: pastures (PWP) and pig paddocks without (PPW) and soil depth atf three levels (0-5, 5-10 y 10-20 cm). In each plot four points were selected at random according to previous variability analysis. At each point was determined pH, electrical conductivity (EC) and organic carbon (OC) content of the soil, and assessing structural condition, structural stability to wet sieving, drop impact, and water movement. The results showed significant differences between treatment for the variables bulk density (BD), pores with radio <15 μm, mechanical resistance to the penetration (MRP) and OC, while for pH and EC only significant differencesby effect of the presence or absence of pigs. This suggest that pigs trampling have an modifier effect on soil properties evaluated, in this case further evidence of negative changes such as, increase of BD and pores with radio <15 μm and the diminution of the total porosity and infiltration rate.

Key Words: bulk density; pigs trampling; porosity; soil’s depth; soil properties; infiltration rate.

RECIBIDO: agosto 11, 2009 ACEPTADO: noviembre 11, 2010

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de producción alternativos de cría de cerdos a cama profunda y cerdos a campo (CC) descritos por González (2006), reúnen una serie de consideraciones que los convierten en una opción factible para reducir los problemas ambientales causados por los residuos sólidos y líquidos, producto de lavado de los corrales y la alta producción de excretas de cerdos por metro cuadrado (m2) en los sistemas de confinamiento. La producción de CC es escasamente contaminante al ambiente debido a que las deyecciones se distribuyen en el suelo y se aprovechan como fertilizante (Anzola y Carmenza, 2006). Sin embargo, las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo son modificadas, afectando de forma general los procesos relacionados con la hidrología, el ciclo de nutrimentos y la producción vegeta l del pastizal (Echavarría et al., 2007).

Por otra parte, Baldizán (1997) señala que el pisoteo, la deposición de excretas sólidas y orina, son los primeros efectos del animal sobre el suelo. Se ha establecido que conforme se incrementa la carga animal y el período de estancia del ganado en el potrero, el pisoteo de animales produce la destrucción paulatina de los agregados del suelo e incrementos de la densidad aparente (Da), originando problemas de compactación que afectan negativamente la infiltración, retención de humedad e incremento en los riesgos de erosión (Echavarría et al., 2007).

Igualmente, Ausilio et al. (2007) evaluaron el efecto de producción de CC sobre algunas propiedades del suelo en un Argiudol vértico localizado en Argentina, encontrando que la compactación relativa del suelo, luego de 9 meses de producción, aumentó en los primeros 8 cm de profundidad en el tratamiento con carga de cerdos de 8.000 kg.ha^-1, manteniéndose en muestreos posteriores, alcanzando valores de compactación elevados, atribuido a la presión transmitida en la interfase animal-suelo.

En otras especies de animales como ovinos y caprinos las características son más o menos similares a los cerdos (peso promedio, tamaño y forma de la pezuña), también pueden ejercer cambios en las propiedades del suelo. Taboada (2007), señala que el pastoreo directo con este tipo de ganado doméstico, ejerce dos grandes efectos sobre los suelos: la defoliación causada por la ingesta de forraje por los animales y el pisoteo causado por el tránsito de los mismos. Ambos efectos generan importantes cambios en estas propiedades, como lo mencionan Ramírez et al. (2007), quienes realizaron un ensayo con un sistema de producción de caprinos en un Inceptisol en Colombia, donde se encontró que el pisoteo caprino incrementó en un 17% la Da, lo que generó problemas de compactación y cambios negativos en la productividad del pasto.

Por otra parte, Echavarría et al. (2007) evaluaron un sistema de producción de caprinos y ovinos bajo pastoreo rotacional continuo, en un suelo franco arenoso de México , cuyos resultados indicaron que el pastoreo rotacional infl uyó positivamente en las características físicas del suelo, al no incre mentar los valores de Da en comparación con el pastoreo continuo.

En Venezuela, Ordóñez (2002) evaluó un sistema de maíz (Zea mays L.) bajo labranza conservacionista con ganado ovino, en un Entisol, mostrando que después de varias semanas de pastoreo, se produjeron cambios desfavorables e n las propiedades físicas del suelo.

A diferencia de otros países, en Venezuela la producción de CC es un sistema menos desarrollado y no se cuenta con estudios sobre el efecto que causa este sistema de producción en el suelo. Sin embargo, Mora (2004) realizó un estudio en una parcela ubicada en la misma área de evaluación contemplada en el presente trabajo, reportando que 18 d después de la introducción al potrero de cerdos con peso promedio de 60 kg y capacidad de carga de cuatro animales por 144 m², los valores de Da no presentaron diferencias significativas, lo cual fue atribuido al corto tiempo de permanencia de los animales en el campo.

Por la razón expuesta, se planteó evaluar el efecto del pisoteo de CC sobre las propiedades de un Mollisol con predominio de clase textural franco - franco limoso.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en un suelo clasificado como Typic Haplustoll, ubicado en el Campo Experimental de la Sección de Manejo de Pastizales, Universidad Central de Venezuela, Facultad de Agronomía, Campus Maracay (10°16´52” latitud N y 67°35´48” latitud O). El clima se corresponde con bosque seco tropical según Holdridge (1967), con un promedio anual de precipitación d e 930 mm y temperatura de 26,7 °C (INIA, 2007). El área del ensayo está ubicada en la cuenca del río Güey al Norte del Lago de Valencia, asociada a la formación Las Brisas , que presenta una dominancia de esquistos y gneises cuarzo -feldespático-micáceos (Márquez, 1989).

Uso y manejo del suelo bajo estudio

El área total está dividida en dos potreros con manejos diferentes: uno con cerdos a campo (PCC) y el otro sin cerdos (PSC), con una superficie de 1,8 y 1,2 ha, respectivamente; establecidos principalmente con una mezcla de gramíneas Swazi (Digitaría swazilandensis) y Angleton (Dichantium aristatum). En el PCC los animales entraron en dos oportunidades: a) En la primera : cerdos en etapas de crecimiento y engorde, con peso inicial de 20 a 105 kg, híbridos de razas mejoradas, utilizando 1 cerdo/150 m2, equivalente a una carga animal de 66,66 cerdos/ha. b) En la segunda: se introdujeron cerdas con un peso inicial de 120 kg, llegando al servicio a los 150 kg; durante la gestación aumentaron de peso hasta alcanzar un día antes del parto 220 kg y terminado el período de lactancia pesaron al destete 170 kg. Estos cambios sucedieron en un lapso de 174 d promedio, utilizando cerdas primerizas (1 cerdo/600 m2) de la línea genética Camborough 22 (Landrace x Yorkshire) equivalente a una carga animal de 16,66 cerdos/ha-1. Los cerdos permanecieron las 24 h del día en el campo, suministrándoles alimento balanceado. Para el momento de la evaluación los potreros tenían un año en descanso.

Diseño del experimento

El diseño del experimento fue aleatorizado con arreglo de tratamiento factorial 2x3, un factor a dos niveles: PCC y PSC y el otro factor a tres niveles: 0-5, 5-10 y 10-20 cm de profundidad.

Muestreo de suelo

Se realizó un análisis de variabilidad previo al área de estudio, que permitió detectar la existencia de homogeneidad en profundidad, color de los horizontes y variabilidad media en clase textural, resultando que las diferencias en textura , definieron los puntos y profundidad de muestreo. Se dividió cada potrero en dos partes iguales, presentándose la menor variabilidad de suelos en dirección NO - SE y la mayor en NE - SO. El potrero se fraccionó en cuatro franjas para luego determinar al azar la posición de los puntos a muestrear, es decir, un punto por franja. En éstos se realizaron excavaciones de 20 cm de profundidad y se tomaron tres muestras a: 0-5, 5-10 y 10-20 cm (0-5 y 5-10 cm corresponden al horizonte Ap y 10-20 cm al A1). Éstas fueron definidas con base al espesor de las capas presentes en el suelo y a resultados obtenidos en los estudios realizados por Ausilio et al. (2007), con CC y Ramírez et al. (2007), Echavarria et al. (2007) y Ordóñez (2002) con ovinos y caprinos, quienes demostraron los efectos del pisoteo animal sobre el suelo en los primeros 8-15 cm de profundidad .

En cada punto se tomaron muestras de suelo no disturbadas y disturbadas, realizando evaluaciones a nivel de campo. Las no disturbadas fueron efectuadas con el toma muestra tipo Uhland y cilindros de aproximadamente 5 cm de diámetro por 5 cm de altura, con tres repeticiones por capa en cada punto de muestreo; las mismas se mantuvieron a humedad de campo hasta el momento del análisis. Las disturbadas se tomaron con un palín, se secaron al aire y se pasaron por un set de tamices de 2 y 4 mm, con la obtención de dos fracciones : <2 mm y 2-4 mm.

En las muestras no disturbadas se determinó: Da con el método del cilindro (Blake y Hartge, 1986), porosidad total y distribución de tamaño de poros por el método de la mesa de tensión de Danielson y Sutherland (1986), modifi cado por Pla (1983) y en el caso de las disturbadas la distribución de tamaño de partículas por el método del hidrómetro modificado (Gee y Bauder, 1986) y propiedades químicas: pH y conductividad eléctrica (CE) en una suspensión de suelo: agua de 1:2,5 y carbono orgánico (CO) mediante el método de Walkley y Black modificado (Heanes, 1984).

Finalmente, las evaluaciones realizadas en campo fueron: resistencia mecánica a la penetración (RMP), tomando tres lecturas por punto hasta los 20 cm de profundidad, utilizando un penetrómetro de impacto de punta cónica con un área basal de 0,8 cm2, diseñado por Nacci y Pla (1992); con la toma de muestras de humedad correspondientes a cada medición y la tasa de infiltración mediante el método del doble anillo de Bouwer (1986) modificado (Pla, 1983).

Con las muestras disturbadas secas al aire y pasadas por mallas de 2 y 4 mm de abertura, se evaluó la estabilidad de los agregados tamizados en húmedo por el método de Yoder modifi cado (Pla, 1983), igualmente, frente al impacto de las gotas de lluvia (Nacci y Pla, 1991).

Análisis de datos

Los análisis de los datos realizados con el paquete estadístico SAS v 9.0 (2002), incluyeron un análisis descrip tivo donde se comprobaron los supuestos de la varianza, transformando la variable, agregados estables al agua (AEA) por raíz cuadrada para ajustar la normalidad, un análisis de varianza por vía paramétrica para el modelo factorial 2x3. A las variables que arrojaron diferencias signifi cativas se les hizo la prueba de medias de Duncan. Finalmente, para establecer asociaciones entre las varia bles evaluadas se procedió a un análisis de correlación de Pearson (Chacín, 2000).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Distribución de tamaño de partículas y propiedades químicas del suelo evaluado

En los suelos se establecieron los tratamientos que presentaron un predominio de partículas tamaño limo y arena muy fina (2-100 μm) con más de 83% en promedio , clasificado como un suelo con textura franco limoso - franco (Cuadro 1). La existencia de una mayor proporción de estas partículas, le confiere a este suelo una baja estabilidad estructural y por ende una óptima susceptibilidad a procesos de degradación como sellado , encostrado y compactación por la baja cohesión que poseen estas partículas (Pla, 1978).

CUADRO 1. Distribución de tamaño de partículas y clasificación textural del suelo bajo estudio.

FL = Franco limoso; F = Franco.

El contenido de CO presentó diferencias significativas con respecto a la presencia o ausencia de cerdos (P£0,05) y altamente significativa en la profundidad (P£0,01), encontrándose el mayor contenido de CO en la capa superficial de 0-5 cm de profundidad (Cuadro 2), clasificado como moderado en función de la clase textural (Gilabert et al., 1990), mientras que en las capas subsuperficiales los valores fueron bajos. La presencia de cerdos incrementó un 22% de CO en el suelo, respecto al sin cerdos, podría atribuirse al cambio de manejo al aporte continuo de excretas de los cerdos directamente al suelo, constituyendo una fuente importante de materia orgánica (MO), según Anzola y Carmenza (2006).

CUADRO 2. Características químicas evaluadas en el suelo bajo estudio.

Letras minúsculas en una misma columna y las mayúsculas en una misma fila, presentan diferencias significativas (P£0,05) según la prueba de medias de Duncan.

En cuanto al pH y la CE del suelo hubo diferencias significativas, con relación a la presencia o ausencia de cerdos (P£0,05), pero no hubo diferencias con respecto a profundidad (Cuadro 2). Para el PCC los valores de pH en todas las profundidades se encontraron dentro del rango de la neutralidad; mientras que PSC, el valor de pH para la capa superficial de 0-5 cm fue moderadamente ácido , aumentando en profundidad al pH ligeramente ácido.

El aumento del pH, estimado en un 10% para el PCC, fue asociado a la continua incorporación de excretas de cerdos sobre el suelo (Mora et al., 2000; Rodríguez, 2002).

En general, la CE en los dos potreros evaluados fue baja. Sin embargo, se encontró diferencias significativas en cuanto a la presencia o ausencia de cerdos, los valores mayores de CE se presentaron en el PCC aumentando en un 108%, debido principalmente a la deposición de excretas. Así mismo, Taboada (2007), señala que en general, la presencia del animal en el campo causa aumentos de salinidad de los horizontes superiores del suelo.

Se evidencia el incremento de los niveles de CE, a pesar de no alcanzar valores altos. Se aprecia a largo plazo que éstos podrían llegar a causar efectos negativos en el suelo, si no se maneja adecuadamente a los cerdos con respecto a la disminución de la carga animal y su rotación dentro de los potreros, entre otros.

Propiedades físicas del suelo evaluado

Condición estructural

Las diferencias observadas para la Da fueron altamente significativas (P£0,01) tanto para la presencia o no de cerdos como para la profundidad (Cuadro 3). Se consideró una tendencia general del suelo en ambos potreros a presentar valores menores en la capa superficial (0-5 cm) y un aumento de la Da en las capas subsuperficiales. Los valores de la Da en ambos potreros son altos para la clase textural presente en cada capa (Pla, 1983), sin embargo , se encontraron diferencias significativas en cuanto a la presencia o ausencia de cerdos. En el PCC el suelo cuenta con mayor Da, lo que indica que el pisoteo de los animales incrementó el estado de compactación en las capas superficiales del suelo evaluado , resultados similares fueron reseñados por Echavarría et al. (2007); Ausilio et al. (2007); Ramírez et al. (2007).

CUADRO 3. Índices estructurales del suelo bajo estudio.

Letras minúsculas en una misma columna y las mayúsculas en una misma fila, presentan diferencias significativas (P£0,05) según la prueba de medias de Duncan.

La porosidad total mostró diferencias altamente significativas (P£0,01) para las distintas profundidades (Cuadro 3), los valores observados no son limitantes porque ocupan más del 50% del volumen del suelo. Los mayores valores de porosidad total, se encuentran en la capa superficial del suelo (0-5 cm), estos presentaron un descenso no significativo en profundidad. Los cambios observados están asociados al incremento de la Da (r = 0,60**). Los poros con radio >15 μm no mostraron diferencias significativas en ninguno de los factores evaluados (Cuadro 3), aunque sus valores disminuyeron con la profundidad y están cercanos al límite crítico del 10% del volumen del suelo, por debajo de las limitaciones para el desarrollo de las raíces de los cultivos (Pla, 1983), lo que indica limitaciones por aireación a mayor profundidad. Este comportamiento de porosidad con radio >15 μm está relacionado con el aumento de la Da (r = -0,78**) y con la subsecuente disminución de la porosidad total (r = 0,69**).

Los poros con radio <15 μm revelaron diferencias (P£0,05) para los factores evaluados, presencia de cerdos y profundidad. Estos ocupan la mayor proporción del espacio poroso del suelo abarcando más de 41% en promedio , además se evidenció un aumento del 6% en el PCC respecto al PSC. Su predominio se vincula al aumento de la Da y a los contenidos de partículas tamaño limo (r = 0,48*).

En general, en este estudio el efecto del pisoteo animal produjo un aumento de la Da generando problemas de compactación del suelo, afectando la porosidad total y la distribución de poros.

Resultados similares son presentados por Taboada (2007) y Bhandral et al. (2007), quienes mencionan que los cambios generados por el tránsito y el pisoteo de los animales son consecuencia del reordenamiento espacial de los sólidos, además, los poros del suelo dependen de la intensidad del pisoteo (asociada a la carga y especie animal), de la cobertura vegetal, clima y manejo.

Con respecto a la RMP se encontró diferencias significativas (P£0,01) para la presencia o ausencia de cerdos y profundidad, por otra parte, los valores obtenidos no fueron limitantes debido a que no superaron el nivel crítico de la RMP a partir del cual se restringiría el crecimiento de las raíces (Bravo, 1995). Se observó que la RMP es mayor en el PCC en comparación con el otro, esto podría estar relacionado al menor contenido de humedad presente en el tratamiento sin cerdos, a pesar de no haber encontrado asociación entre dichas variables.

Se aprecia que a medida que se profundiza, se incrementa la RMP del suelo, relacionado significativamente con la porosidad total (r = -0,65**) y el porcentaje de porosidad con radio <15 μm (r = -0,67**); este comportamiento se le puede atribuir al aumento de la Da a pesar de no haber encontrado asociación entre estas variables , se considera que el uso de un mayor número de réplicas podría evidenciar esta asociación.

Estabilidad estructural

Los AEA mostraron diferencias significativas sólo para las distintas profundidades (Cuadro 4). En general, el suelo tiene una alta estabilidad estructural al humedecimiento en ambos potreros, ya que hay un predominio de agregados de diámetro >2 mm; sin embargo, los valores disminuyeron con la profundidad, siendo más evidente en el PCC , situación que refleja el aumento de la proporción de AEA con diámetro < 0,25 mm.

CUADRO 4. Agregados estables al humedecimiento del suelo bajo estudio.

AEA= Agregados estables al agua. Letras minúsculas en una misma columna y las mayúsculas en una misma fila, presentan diferencias significativas (P£0,05) según la prueba de medias de Duncan.

El predominio de agregados con diámetro > 2 mm en las condiciones evaluadas indican que los mismos presentan resistencia a la deformación, en forma y tamaño, frente al humedecimiento; sin corresponder a la alta proporción de partículas tamaño limo y arena muy fina, que confieren susceptibilidad a la alta separabilidad y por ende, a la baja estabilidad de agregados superficiales.

Sin embargo, la alta proporción de AEA encontrada, se le atribuye a los años que tienen los potreros establecidos con gramíneas Swazi y Angleton, confiriéndole una contribución continua de residuos vegetales, tanto de material aéreo como de las raíces, lo cual constituye uno de los factores en la formación y conservación de los suelos, según Osechas (2006).

A pesar de lo mencionado, se puede resaltar que los AEA >2 mm de diámetro, presentan una clara tendencia a disminuir en profundidad asociada al aumento de la Da (r = -0,49*) y a la disminución del CO. Los AEA <0,25 mm presentaron una relación directamente proporcional con la Da (r = 0,51*) y una asociación negativa con la porosidad total (r = -0,435*) y con los poros con radio >15 μm (r = -0,425*), características que están presentes en los suelos por la distribución de tamaño de partículas existentes.

Para medir la estabilidad de los agregados frente al impacto de gotas, se tomó en cuenta la evolución de la conductividad hidráulica del sello formado (KCS) cuando el suelo está desprotegido y cuando se previene la formación de sello (KSS), usando cobertura para impedir su formación.

En las Figuras 1 y 2 se observa la KCS superficial para ambos potreros con valores entre 8 y 5 mm.h-1, considerados de moderados a bajos, de acuerdo a Pla (1983) lo que indica que el suelo tiende a formar sello superficial frente al impacto de las gotas de lluvia, disminuyendo la capacidad de infiltración. Sin embargo, cuando los AEA son protegidos, los valores de la KSS son altos , evidenciando que cuando el suelo está desprotegido, o no tiene cobertura vegetal, los agregados tienden a ser destruidos fácilmente por la acción de la fuerza externa de la lluvia, formando sellado superficial y disminuyendo la capacidad de infiltración del mismo.

FIGURA 1. Evolución de la conductividad hidráulica con sello (KCS) y sin sello (KSS) superfi cial para el suelo en el potrero con cerdos a campo.

FIGURA 2. Evolución de la conductividad hidráulica con sello (KCS) y sin sello (KSS) superfi cial para el suelo en el potrero sin cerdos a campo.

Cabe señalar, que a pesar de tener una tendencia de alta estabilidad de agregados al humedecimiento, cuando los mismos son sometidos al impacto de las gotas de lluvia, se notan claramente su inestabilidad frente a esa fuerza externa, atribuible principalmente al predominio de partículas tamaño entre 2 y 100 μm, debido a que los tamaños de partículas requieren menor energía para separarse (Poesen, 1986), traducido en una rápida formación de sello superficial y sus subsecuentes efectos .

Esa discrepancia puede deberse a la calidad de la MO presente en el suelo, confiriéndole a los agregados, enlaces débiles no resistentes al impacto de las gotas de lluvia; estos suelos se encuentran bajo pasto y posiblemente existen enlazantes de tipo temporal que se destruyen con el impacto de las gotas.

Al respecto, Rivas et al. (2009) señalan una mayor proporción de sustancias no húmicas. Según Pulido M. et al. (2009) y Fortun y Fortun (1989), no siempre los contenidos de MO tienen relación con la estabilidad de los agregados, pudiendo depender más del tipo o calidad de la MO, agentes enlazados y a la disposición de la misma con respecto a las partículas minerales.

Penetración de agua en el suelo

Con relación a la infiltración se puede observar que para el PCC hay una menor tasa, presentando limitaciones con respecto al PSC (Figura 3). Los valores para el PCC estuvieron por debajo de 5 mm.h^-1, según Pla (1983), acarrean problemas de penetración de agua en el suelo y consecuentemente de anegamiento en las condiciones de relieve plano. De igual manera, se evidencia que la infiltración básica se alcanza en menor tiempo en el PCC que en el PSC.

FIGURA 3. Evolución de la infi ltración en el suelo de los potreros con y sin cerdos a campo.

Este comportamiento podría estar asociado a la formación de sello superficial, la Da y la distribución de poros para la capa superficial, debido a que en el PCC se presentan cambios desfavorables para estas propiedades, observándose valores absolutos.

Igualmente, influenciado por las actividades de los cerdos en superficie, se mostró de manera cualitativa, menor cobertura superficial, quedando expuesto el suelo a los procesos de degradación.

En general, se puede afirmar que el pisoteo de los cerdos afectó de manera negativa las propiedades estructurales e hidráulicas del suelo evaluado, atribuyéndole estos efectos a la acción mecánica de la pezuña animal, la presión que los animales ejercen sobre el suelo y las características intrínsecas que le confieren susceptibilidad a los procesos de degradación física, como al predominio de partículas tamaño limo y arena muy fina.

CONCLUSIONES

- El suelo mostró una alta susceptibilidad del deterioro estructural de forma natural; adicionalmente, se apreció un efecto detrimental promovido por la introducción de los CC.

- Se encontraron cambios desfavorables en las propiedades físicas del suelo con la incorporación de cerdos, evidenciándose un aumento en la Da (9%) y de los poros con radio <15 mm (6%), originando problemas de compactación (disminución del 75%). Esto sugiere un mayor estudio de la carga animal apropiada para la utilización de CC y el monitoreo continuo de las propiedades de suelo bajo este tipo de manejo.

AGRADECIMIENTO

Al apoyo fi nanciero del Consejo de Desarrollo Científi co y Humanístico de la Universidad Central de Venezuela (CDCH) a través del proyecto de investigación Nº PG-01- 00-7143-2008, titulado “Impacto del Manejo de Sistemas de Producción de Cerdos a Campo sobre el Suelo”.

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Estabilidad fenotípica de arroz de riego en Venezuela utilizando los modelos LIN-BINNS  y AMMI

Marco Acevedo*, Edicta Reyes**, William Castrillo*, Orlando Torres***, Carlos Marín****, Rosa Álvarez**, Orlando Moreno** y Edgar Torres†

*Investigadores. INIA. CIAE-Guárico. E-mail: macevedo@inia.gob.ve, wcastrillo@inia.gob.ve

**Investigadores. CIAE-Portuguesa. E-mail: ereyes@inia.gob.ve, omoreno@inia.gob.ve, ralvarez@inia.gob.ve

***Investigador. CIAE-Barinas. E-mail: otorres@inia.gob.ve.

****Técnico Asociado a la Investigación (TAI). CENIAP. Maracay. E-mail: cmarin@inia.gob.ve

† Investigador. Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) FLAR. Cali Colombia.

RESUMEN

El objetivo del presente estudio fue determinar la presencia de interacción genotipo ambiente (GxA), su magnitud en el rendimiento en granos (t.ha-1), evaluar la adaptabilidad y estabilidad (A y E) fenotípica de genotipos de arroz, Oryza sativa L., utilizando los modelos Lin-Binns y AMMI (Additive main effects and mutiplicative interactions); se evaluaron 15 genotipos (cuatro testigos) en cinco ambientes (locales) en las principales zonas productoras de arroz en Venezuela, durante el ciclo de riego 2006-2007. Los efectos de ambientes, genotipos e interacción GxA explicaron 40,58% (P<0,01), 8,09% (P<0,01) y 15,04% (P<0,05) de la suma del cuadrado total, respectivamente. Hubo coincidencia por ambos métodos en la identificación del genotipo (FD03B01) como el de mayor adaptabilidad. Sin embargo, el modelo AMMI identificó a los genotipos PN01B034, PN001B037, L-1 como los más estables a través de ambientes por su baja interacción GxA y adaptabilidad intermedia. Los testigos, FEDEARROZ 50 y CIMARRÓN fueron los más adaptados por presentar mayor rendimiento, mientras que VENEZUELA 21 y CIMARRÓN resultaron estables. Con respecto a los ambientes, la localidad Sabanetica y Araure (estado Portuguesa) son las que contribuyen a la interacción GxA considerándose las más inestables, caso contrario ocurre con Torunos (estado Barinas). El modelo AMMI permitió un análisis más detallado de la interacción GxA, facilitando la recomendación de genotipos adaptados y estables; además la interpretación gráfica favoreció el análisis estadístico.

Palabras Clave: adaptabilidad; AMMI; estabilidad; genotipo ambiente; Lin y Binns; Oryza sativa L.

Phenotypic stability in irrigated rice in Venezuela using the models AMMI and LIN-BINNS

SUMMARY

To determine the presence of interaction genotype environment (GxE) and its magnitude in grains yield (t.ha-1) and to evaluate the adaptability and stability (A y S) phenotypic of rice cultivars Oryza sativa L. using the models Lin-Binns and AMMI (Additive main effects and mutiplicative interac tions) 15 cultivars were evaluated in fi ve local environments in the main areas rice producer in Venezuela during 2006-2007 dry season. GxE interaction for yield was analyzed using the models Lin and Binns and additive main effects and multiplicative interactions (AMMI). The effects of environments, genotypes and GXE interaction explained 40.58% (P<0.01), 8.09% (P<0.01) and 15.04% (P<0.05) of the total sum of squares, respectively. According with the AMMI model the genotypes PN01B034, PN001B037 and L-1 had absolute values near to zero of the CP1 indicating low interaction GxE, in consequence they were considered stable over environments. In the other hand, Lin and Binns model indicated that FD03B01 was the most adapted genotype. The commercial varieties with higher yields were FEDEARROZ 50 and CIMARRÓN, additionally, VENEZUELA 21 and CIMARRÓN were stables. In relation to environments, Sabanetica and Araure (Portuguesa State) contributes to the interaction GxE; for that reason both are considered the most unstable. In the other hand, Torunos (Barinas State) presented major stability. The model AMMI allowed a detailed analysis of the interaction GxE, facilitating the selection of the most productive genotypes and with better stability; also, it was possible to do an easier graphic interpretation of the statistical analysis.

Key Words: adaptability; AMMI; stability; genotype by environments; Lin and Binns; Oryza sativa L.

RECIBIDO: agosto 19, 2009 ACEPTADO: junio 30, 2010

INTRODUCCIÓN

En la fase final de los programas de mejoramiento genético los genotipos con alto potencial de rendimiento de grano y buenas características agronómicas deben ser evaluados en un conjunto de ambientes (localidades y años) en las principales zonas de producción del cultivo. El comportamiento diferencial de los genotipos en los diversos ambientes es debido a la interacción genotipo ambiente (GxA), dificultándose la selección de los que están ampliamente adaptados como los más estables . Por otro lado, la presencia de GxA afecta las estimativas de la varianza genética y por ende sobre estima la ganancia genética esperada por selección, afectando negativa mente el éxito de los programas de mejoramientos (Duarte y Vencovsky, 1999).

Según, Allard (1971) señala que el primer trabajo sobre variación genética fue realizado por el biólogo Johannsen, quien demostró que la variación fenotípica observable resulta de la acción conjunta de la variación genética y ambiental. Por otra parte, Cruz (2005) indica que al evaluar un conjunto de genotipos en varios ambientes, se debe considerar un efecto adicional en la expresión del fenotipo que viene dado por la interacción GxA. Así mismo, Ramalho et al. (2000) explican que el efecto ambiental siempre se presenta como un factor de incertidumbre en las estimativas de los parámetros genéticos. Una forma de disminuir su efecto, determinar su magnitud , así como, medir su impacto sobre la selección y recomen dación de las variedades, es a través de la utilización de diseños biométricos apropiados y repetidos en diferentes ambientes.

En este sentido, cuando el fitomejorador detecta interacción GxA para asegurar el éxito de su recomendación, requiere hacer un estudio más detallado referente a la adaptabilidad y estabilidad (A y E) fenotípica de los genotipos, principalmente para el rendimiento de granos, por ser éste de gran importancia económica. Cruz y Regazzi (2001) definen adaptabilidad como la capacidad de las variedades para aprovechar ventajosamente el estímulo ambiental, mientras que la estabilidad está referida a la capacidad que tienen de mostrar un comportamiento altamente previsible de acuerdo con el ambiente.

Por otra parte, en la literatura existen varios modelos estadísticos propuestos que permiten interpretar la interacción GxA, estos estudios ofrecen información sobre el comportamiento de cada genotipo ante los cambios ambientales. Crossa et al. (1990), señalan que los análisis de regresión lineal presentan algunas limitaciones como fallas en la linealidad que dificultan explorar ventajosamente la interacción GxA.

El modelo de Lin y Binns (1988) es utilizado principalmente para evaluar estabilidad cuando se carece de una estructura experimental, para mantener el mismo ensayo o los testigos en las evaluaciones realizadas. Por lo tanto, Lin et al. (1986) consideran que la respuesta genotípica en los diferentes ambientes es multivariada más que univariada, entonces será este modelo el que permita describir e interpretar mejor los efectos de la interacción GxA.

En este sentido, el modelo AMMI (Additive main effects and mutiplicative interactions) fue uno de los modelos más empleados, considerándose que los efectos de los genotipos y los ambientes son aditivos y lineales, permi tiendo el estudio por procedimientos de análisis de varianza convencional; mientras que la interacción G×A tiene efectos multiplicativos que pueden ser explicados a través del análisis de componentes principales, Gauch (1988) citado por Bernardo (2002).

Así mismo, Zobel et al. (1988) indican que el modelo AMMI permite un análisis más detallado de la interacción GxA que garantiza la selección de genotipos más productivos , proporcionando estimados más precisos de respuesta genotípica, generando una mejor interpretación gráfica de los resultados del análisis estadístico.

De igual forma, existen diversos trabajos publicados en la literatura sobre A y E en varios cultivos utilizando diferentes metodologías, en caña de azúcar (Alejos et al., 2006; Rea y Souza, 2002), soja (Silva y Duarte, 2006; Morais et al., 2003), maíz (Marín et al., 2004), algodón (Hoogerheide et al., 2007; González et al., 2007) y en arroz (Morais et al., 2008; Atroch et al., 2000). En Venezuela no existen trabajos publicados sobre A y E en arroz, en consecuencia, el objetivo del estudio fue determinar la magnitud de la interacción GxA, así como evaluar de manera preliminar la A y E de 15 genotipos de arroz utilizando datos experimentales de rendimiento en granos (t.ha^-1) en cinco localidades de las principales zonas productoras .

MATERIALES Y MÉTODOS

El conjunto de datos analizados provienen de los Ensayos Regionales Uniformes (ERU’s) realizados en el ciclo de riego 2006-2007 en cinco localidades (Bancos de San Pedro y Parcela 178, ambas del sistema de riego río

Guárico (SRR-Guárico); Araure y Sabanetica en Portuguesa y Toruno en Barinas) de las zonas de producción de arroz en Venezuela . Se evaluaron 15 genotipos, cuatro de ellos fueron testigo (VENEZUELA 21, CIMARRÓN, FEDEARROZ 50 y FONAIAP 1).

Los ensayos fueron instalados en diseño de bloque completos al azar, con tres repeticiones. La unidad experimental estuvo constituida por 20 m² siendo cosechada un área efectiva de 12 m², luego de excluidos los bordes para reducir efecto de bordura. El manejo agronómico de los ensayos fue similar al comercial en cada localidad . La variable estudiada fue rendimiento en granos paddy expresado en tonelada por hectárea (t.ha^-1), ajustado al 12% de humedad en cada parcela.

Análisis estadísticos

Fueron realizados los análisis de varianza individual por localidades para cada ensayo, el modelo lineal del análisis de varianza en diseño de bloques completos al azar para evaluar genotipos en varios ambientes (locales) es presentado en la ecuación 1:

siendo Y_ijk el valor fenotípico del genotipo i, evaluado en k repeticiones y j ambientes; mientras m, g_i , a_j, (ga) _ij, representan la media general, efecto de genotipos, de ambientes e interacción GxA, respectivamente; b(a)_k(j) es el efecto de repetición dentro de ambiente; y e_ijk el error experimental asociado a la ijk-ésima observación.

La descomposición del valor fenotípico (Y_ijk) como el expresado en la ecuación uno, no provee mayor información sobre el modelo de comportamiento de un genotipo en los diferentes ambientes, sólo permite cuantificar la magnitud de la interacción GxA, es por ello que el análisis de A y E permite examinar el desempeño de un genotipo relativo a otro para diferentes ambientes.

Los métodos de A y E utilizados fueron: (a) Lin y Binns (1988) y (b) AMMI (Zobel et al., 1988; Bernardo, 2002).

(a) Método de Lin y Binns

El estadístico de A y E P_i fue obtenido mediante la ecuación 2,

Este índice de superioridad (P_i) se calcula a partir de la suma de cuadrados de las diferencias entre el genotipo de interés (Y_ij) con respecto al genotipo de máximo rendimiento de cada ambiente (M_j), “a” está referido al número de ambientes considerado; y P_i representa el cuadrado medio del efecto conjunto de genotipos e interacción GxA y por ser calculado con referencia a la máxima respuesta, determina la adaptabilidad en sentido general.

El genotipo estable es aquel que presenta el menor índice P_i, además, los mismos autores proponen un segundo índice asociado únicamente a la interacción GxA, cuando el cuadrado medio (P_i) es menor al cuadrado medio del error conjunto, indica que existe paralelismo entre la respuesta máxima y el genotipo particular, lo que facilita al fitomejorador la toma de decisión, ya que selecciona con base al índice de superioridad única mente; caso contrario debe examinar la adaptabilidad de cada genotipo en cada ambiente.

(b) Método AMMI

Este modelo considera como efectos aditivos principales el genotipo y ambiente mediante el análisis de varianza y la interacción GxA como efecto multiplicativo por medio de un análisis multivariado de componentes principales (CP), según (Crossa et al., 1990). Bernardo (2002), explica que el análisis de CP transforma los datos originales en combinaciones lineales, siendo no correlacionadas entre sí y agrega que el primer CP debe explicar un alto porcentaje de la variación de los datos para ser útil, en otras palabras los primeros ejes de los CP deben capturar la mayor varianza de la interacción GxA; caso contrario , el análisis pierde eficiencia en agrupar ambientes dentro de subgrupos homogéneos.

El modelo que describe la respuesta media de un genotipo i en un ambiente j del análisis AMMI de Zobel et al. (1988) y actualizado por Bernardo (2002), es presentado en la ecuación 3,

Basándose en un modelo tradicional de análisis de varianza conjunta, donde m represente la media general g_i, el efecto genotípico aj, el efecto del ambiente y e_ij error experimental, la interacción GxA es expresado IPCA^gi_n que representa el “score” del componente principal del genotipo i para el eje n; IPCA^aj_n es el CP del ambiente j para el eje n; n representa el número de ejes usados en un análisis particular cuyo número mínimo es [(g-1)(a-1)]; d_ij es el efecto residual de la interacción GxA que no es explicado por el análisis de componentes principales.

Un “score” del CP se indica en igual término que la variable estudiada. El análisis AMMI es un estimador mejorado del comportamiento de un genotipo en un ambiente , permitiendo calcular un efecto particular de la interacción GxA para todos los genotipos considerados. El genotipo con el menor valor absoluto es calificado como el más estable. A partir del primer componente principal, caso sea signi fi cativo y representativo (³ 70%) de la interacción, se considera que concentra la mayor varianza en GxA, siendo posible generar un gráfico (Biplot o doble representación) con la variable medida (rendimiento de granos) , que representa las similitudes (grupos homogéneos) de genotipos y de ambientes. El ajuste del modelo fue implementado por medio del sistema estadístico de predicción MATMODEL version 3.0 (Gauch, 2007).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis de varianza conjunta (Cuadro 1), mostró diferencias significativas (P<0,01) para ambientes y genotipos, indicando que existe variación significativa del ambiente para proporcionar alteraciones en las medias de los genotipos, registrando el 40,58% de la suma de cuadrados totales, mientras que la significancia de genotipo demuestra la diferencia genética entre los genotipos evaluados. Esta fuente de variación representó el 8,09% de la suma de cuadrados totales.

CUADRO 1. Análisis de varianza conjunta para 15 genotipos y cinco ambientes, ciclo de riego 2006-2007.

La interacción GxA resultó significativa (P<0,05), representando el 15,04% de la suma de cuadrados totales, indicando que el comportamiento relativo de los genotipos fue influenciado distintamente por las localidades consideradas, hecho que dificulta la recomendación de un material para todos los ambientes estudiados.

Por tal motivo, no es pertinente basar la elegibilidad de nuevos genotipos sobre el análisis de media del desempeño de los materiales tomando el análisis conjunto de varianza, ya que se podría incurrir en errores , esto es posible cuando la interacción GxA no existe.

Los resultados antes presentados justifican el análisis de A y E fenotípica propuesto en este estudio.

De manera general, la media para rendimiento en granos paddy fue de 5,28 (t.ha^-1) similar a la media nacional, mientras que el coeficiente de variación resultó aceptable 15,21%, considerando que la característica en estudio es de tipo cuantitativa, altamente influenciada por el ambiente .

En el Cuadro 2 se muestran las medias por localidades y por genotipo, el coeficiente de variación genética (CVg%) y el desempeño por material tomando en cuenta la media general y la media superior, así como los estimados del estadístico (P_i) utilizando la metodología de Lin y Binns (1988).

CUADRO 2. Índice de superioridad (P_i) de Lin y Binns para los 15 genotipos y cinco localidades, ciclo de riego 2006-2007.

1, 2, 3, 4 y 5 se refieren a las localidades Torunos en Barinas, Araure en Portuguesa, Parcela 178 del SRR-Guárico, Bancos de San Pedro del
SRR-Guárico y Sabanetica en Portuguesa, respectivamente.

En la localidad Sabanetica, estado Portuguesa, fue donde los genotipos expresaron mejor su desempeño y predominó las condiciones ambientales favorables al cultivo, con rendimiento medio de granos 17,5% superior a la media general de los experimentos. Lo contrario ocurrió en la localidad de Torunos, estado Barinas, cuya media fue inferior en 24,8% a la media general, esto podría ser debido al manejo usado en la zona en condiciones de secano. Las localidades ubicadas en el SRR-Guárico presentaron rendimientos promedios al 10,18% superior a la media general.

En otro orden de ideas, el análisis de los genotipos refleja que el PN04I032 posee mayor variación genética, caso contrario al PN00A022A, ésto debido a que el rendimiento promedio por localidad fue similar en todos los ambientes. Los materiales utilizados como testigos presentan variación genética similar, destacando que las variedades FEDEARROZ 50 y CIMARRÓN alcanzan mayor rendimiento de granos.

El estadístico (Pi) de Lin y Binns mostró a la línea FD03B01 (P_i = 0,3) como la más estable y adaptada, seguido del testigo CIMARRÓN (P_i = 3,3).

De acuerdo con esta metodología, cuando menor es el valor del esta dístico (P_i) menor será el desvío con relación a la productividad máxima en cada ambiente, entonces, se puede concluir que la mayor A y E estará asociada a mayor productividad. La línea FD03B01l logra una media de rendimiento de 114% con respecto a la media general y 110% sobre el mejor testigo.

Por su parte, Carvalho et al. (1995) señalan que la adaptabilidad a condiciones desfavorables con fines de selección es importante, ya que se considera que una variedad es más adaptable en la medida que sea más productiva, en el caso de la línea FD03B01 presentó alta productividad en ambientes favorables. Por otro lado, el material PN00A022A mostró el mayor valor del estadístico (Pi), indicando su inestabilidad y poca adaptabilidad fenotípica asociada a una menor media en todos los ambientes considerados.

La metodología de Lin y Binns (1988) es de fácil aplicación e interpretación, existiendo la posibilidad de una aceptable discriminación entre los genotipos y siempre asocia mayor A y E con mayor rendimiento, su utilización es ventajosa pero se requiere la acumulación de muchos resultados antes de concluir con base a este análisis.

En el Cuadro 3 se presenta el análisis de varianza para la variable estabilidad, según la metodología AMMI, el mismo detectó diferencias significativas (P<0,01) para los componentes principales CP1 y CP2, solo el primer eje del análisis de los componentes representa el 70,37% de la suma de cuadrados de la fuente de variación “test”, dado que el residual dejado por el modelo resultó no significativo, estos resultados indicaron que el modelo explica con precisión la interacción GxA de cada genotipo y de los cinco ambientes (locales) considerados. Además , solo el CP1 explica la mayor variación atribuida a la interacción GxA, permitiendo analizar de una manera más fácil este complejo, fenómeno en caracteres cuantitativos que ayuda a mejorar la eficiencia del proceso de selección y recomendación de cultivares por parte del fitomejorador.

CUADRO 3. Análisis de varianza AMMI para componentes principales de 15 genotipos y cinco ambientes, ciclo de riego 2006- 2007.

El estudio de la interacción realizado con el modelo AMMI se completó con el empleo del “biplot” presentando en la Figura, donde se muestra el rendimiento promedio de granos paddy (t.ha^–1) de los 15 genotipos de arroz y de los cinco ambientes (locales) en función de los vectores propios del CP1.

FIGURA. Doble representación (Biplot) de 15 genotipos de arroz en cinco ambientes en Venezuela en los años 2006-2007, según el modelo AMMI.

Se pudo observar que los genotipos que presentaron los valores absolutos más bajos cercano a cero del CP1 fueron L-347, seguido de PN01B034, VENEZUELA 21, CF-205 y PN00B037, indicando que dichos materiales demostraron baja interacción GxA y como tal, pueden ser considerados los más estables a través de ambientes (Bernardo, 2002; Morais et al., 2008; Atroch et al., 2000; Alejos et al., 2006; González et al., 2007; Rodríguez et al., 2002).

Por otro lado, los materiales que mostraron mayor adaptabilidad fueron FD03B01, L-1 y PN01B034. En este sentido, los valores relativos de A y E obtenidos , permiten recomendar a los dos últimos indicados, para una amplia gama de ambientes similares a los considerados en este trabajo, mientras que FD03B01 resultó para limitadas localidades , principalmente aquellas ubicadas en el SRR-Guárico.

Es aceptable señalar que los valores relativos presentados para A y E de cada genotipo, va a depender funda mentalmente de la representatividad de los ambientes disponibles y del número de localidades evaluadas. Bernardo (2002), agrega que no solo basta la representatividad de las localidades, sino, que algunos de ellos se deben sembrar en diferentes épocas para dar recomen daciones más objetivas.

El genotipo FD03B01 presentó interacción GxA negativa con los ambientes Sabanetica (Portuguesa), Bancos de San Pedro (SRR-Guárico) y Toruno (Barinas) e interacción positiva con los ambientes P-178 (SRR-Guárico) y Araure (Portuguesa). Análisis similar puede ser deducido para los genotipos PN01B034, L-347 y CF-205.

Los genotipos más rendidores (mayores incluso al límite superior establecido en el intervalo de confianza al 95%) en orden decreciente fueron FD03B01, L-1, PN01B034, siendo el primero más inestable y los dos últimos estables.

Así mismo, los genotipos que mostraron rendimientos superiores al promedio, pero inferior al límite superior del intervalo de confianza, fueron FEDEARROZ 50, PN04I032 y PN00B022, por cuanto presentaron alta inestabilidad. El material PN00A022 de menor rendimiento en granos y alta inestabilidad, evidenciando interac ción GxA positiva con Araure (Portuguesa) y P-178 (SRRG).

Entre los testigos el mayor rendimiento de granos se obtuvo con FEDEARROZ 50 seguido de CIMARRÓN, VENEZUELA 21 y FONAIAP 1, siendo el más estable VENEZUELA 21, seguido de CIMARRÓN y FONAIAP 1.

El modelo AMMI también permite estudiar y agrupar los ambientes, en este sentido, la interpretación fue similar a la dada en los genotipos y los menores valores absolutos estimados del CP1 contribuyen en menor medida a la interacción entre GxA, caso contrario, ocurre con los que presentan valores altos.

Se puede observar que la localidad Toruno (Barinas) es la que menos contribuye a la interacción de GxA, pero fue donde hubo menor posibilidad al discriminar los genotipos. Al contrario, en la localidad Sabanetica (Portuguesa ) el vector presentó mayor magnitud y los genotipos expresaron mejor su potencial genético al igual que su discriminación, pero influye marcadamente la interacción de GxA, así mismo , en la localidad Araure (Portuguesa). Por tal motivo , son consideradas las más inestables, además, ambas clasifican los genotipos de manera inversa.

Según expresaron Yan et al. (2000) y Crossa et al. (1990) los ambientes cuyos vectores presentan un ángulo menor de 90° tienden a clasificar a los genotipos de manera similar, como se pudo comprobar en las localidades Sabanetica (Portuguesa) y Bancos de San Pedro (Guárico).

Por otro lado, los ambientes cuyo vectores presentan un ángulo cercano a los 90° como Sabanetica (Portuguesa) y la Parcela 178 (Guárico), no mantienen relación en la forma de ordenar los genotipos; los de ángulos cercano a 180°, caso Sabanetica y Araure, ambas de Portuguesa, ordenan los genotipos de manera inversa afectando la recomendación y selección del fitomejorador.

CONCLUSIONES

Con base a los análisis de estabilidad y adaptabilidad fenotípica, se puede concluir:

- Ambos modelos (Lin-Binns y AMMI) coinciden y permiten recomendar al genotipo FD03B01 por presentar mayor adaptabilidad principalmente en las localidades del SRR-Guárico

- El modelo AMMI permite recomendar a los genotipo PN01B034, L-1 y PN00B037 como los de mayor estabilidad fenotípica, con adaptabilidad inter media.

- El modelo AMMI a través de la figura de doble representación “biplot” permite una eficiente interpretación del efecto interacción GxA, facilitando la toma de decisiones (recomendación) de genotipo al fitomejorador.

AGRADECIMIENTO

El equipo de mejoradores del INIA, agradece la colaboración por la conducción de los experimentos a los TAI. Lcdo. Paulo Abreu, TSU. Reinaldo Méndez, Ing. Edith Hernández, TSU. Neida Ramos, Per. Edgar Rodríguez, Ing. Juan Figueroa (Asoportuguesa) y TSU. Carlos Lozada (Danac)

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Zonificación productiva cañera en Huasteca Potosina, México

 Noé Aguilar-Rivera*, Guadalupe Galindo Mendoza*, Carlos Contreras Servin* y Javier Fortanelli Martínez*

*Profesores. Universidad Autónoma de San Luís Potosí. Av. Sierra Leona # 550, Col. Lomas 2a. Sección. C.P. 78210. San Luis Potosí S.L.P. México. E-mail: noe.aguilar@uaslp.mx

RESUMEN

Los sistemas de información geográfica (SIG) y percepción remota (PR) son herramientas de utilidad en el manejo y modernización de la zonificación agroecológica de la producción de caña de azúcar, Saccharum officinarum. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la distribución espacial al caracterizar el nivel de productividad del cultivo, en la región Huasteca Potosina, en San Luís Potosí, México , mediante técnicas de percepción remota. Se emplearon datos de Índice Normalizado de Vegetación (INDV), suelo y agrometeorológicos para evaluar la productividad mediante el software cartográfico ILWIS 3.3 y ESRI ArcGis versión 9.2. El INDV permitió identificar y evaluar el estado del cultivo. Los resultados indican que la zona cañera es óptima para obtener altos rendimientos, pero estos fueron marginales . Cada zona tiene una combinación similar de potencial, limitaciones para el desarrollo del cultivo y determina el foco de atención para futuras recomendaciones en las zonas cañeras . Estas áreas dentro de Huasteca Potosina requieren sistemáticas acciones de planeación, arreglos institucionales e iniciativas gubernamentales para incrementar su rentabilidad y productividad.

Palabras Clave: álgebra de mapas; INDV; percepción remota; Saccharum officinarum; SIG; zonificación.

Productive zoning cañera in Huasteca Potosina, Mexico

SUMMARY

The geographic information system (GIS) and remote sensing (RS) are the most important tools to implement high effi cient management of modernization and agro-ecological zoning of sugarcane, Saccharum offi cinarum, production. The objective of this research was to evaluate the spatial distribution and characterize the level of productivity of sugarcane crop in Huasteca Potosina area in San Luis de Potosí, Mexico, through remote sensing techniques. Normalized difference vegetation index (NDVI), weather and soil databases and the management systems under which the crop is grown were used to evaluate inherent productivity. ILWIS 3.3 and ESRI ArcGis 9.2. software were used for cartographic synthesis. NDVI was successfully used for sugarcane condition assessment: canopy cover, vigour and area identifi cation. The results indicate that the sugarcane zone is precisely located for good crop yields, however were detect marginal yields. Each zone has a similar combination of constraints and potentials for land use and serves as a focus for the targeting of recommendations designed to improve the existing sugarcane land use situation. The sugarcane areas at Huasteca Potosina requires a systematic effort towards the planning of land use activities in the most appropriate way, apart from several other institutional and policy programmed initiatives to improvement the profi tably and productivity.

Key Words: GIS; map algebra; NDVI; remote sensing; Saccharum offi cinarum; zoning.

RECIBIDO: enero 10, 2010 ACEPTADO: septiembre 27, 2010

INTRODUCCIÓN

La caña de azúcar, Saccharum officinarum, es una planta perenne en forma de tallo que es cultivada en las regiones tropicales y subtropicales del mundo (actualmente se cultiva en 105 países) entre las latitudes 37° N y 31° S, principalmente, por su capacidad para alma cenar grandes cantidades de sacarosa (10-18%) en los internudos, dependiendo de la variedad y de las condiciones agroclimáticas como factores limitantes para su crecimiento, además de la etapa de desarrollo (planta, soca o resoca), suelo, fertilización, clima, temperatura, plagas, malezas , enfermedades y la disponibilidad de agua, tienen relación directa en la productividad del cultivo (rendimiento de campo y agroindustrial); pero de estos factores el más importante es la disponibilidad de agua (Abdel-Rahman, 2008; Inman-Bamber, 2005).

La agroindustria de la caña de azúcar en México, por tradición, es un sector productivo en continua crisis económica , tecnológica, ambiental y social, funcionando sobre la base de subsidios estatales al comercializar un solo producto (la sacarosa o azúcar de mesa) como resultado de operaciones unitarias de proceso en una factoría denominada “Ingenio Azucarero” que procesa una única materia prima (caña de azúcar) procedente de un monocultivo. Por otra parte, se tiene como sector productivo alterno, la producción de panela o piloncillo y/o pilón en una instalación denominada “Trapiche”.

Los productores de caña de azúcar de ambos sistemas productivos, continúan buscando formas de reducir costos , aumentar la productividad y los rendimientos, pero en general , son pocas las herramientas de agricultura de precisión (AP) que se están aplicando para este fin.

El cultivo de la materia prima para ambos procesos, crearon toda una tradición productiva en 15 estados de la República, donde se cultiva y se procesa la caña en 57 ingenios y numerosos trapiches, es decir, la agroindustria de la caña de azúcar se localiza distribuida en: Campeche, Chiapas, Colima, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Morelos, Nayarit, Oaxaca, Puebla, Quintana Roo, San Luís Potosí, Tabasco, Tamaulipas y Veracruz, a su vez, integran seis regiones cañeras administrativas con diversidad de indicadores productivos (Figura 1), destacándose por su alto rendimiento de campo promedio anual las regiones: Puebla, Morelos y Chiapas; además de Veracruz, Jalisco y San Luís Potosí por su alta superficie cultivable (Cuadro 1).

FIGURA 1. Regiones productoras de caña de azúcar (PRONAC, 2007).

CUADRO 1. Productividad de la industria azucarera nacional (CNPR, 2009)

En el estado de San Luís Potosí, específicamente en la región Huasteca Potosina, la caña de azúcar para los ingenios azucareros registra la mayor tasa media anual de crecimiento con 3,1% en el período 1998-2008 (SIAP, 2009). Esta zona se ubica hacia la parte oriental del estado , entre los 19°51’ y 21°34’ latitud N y 15°54’ y 116°56’ longitud O, en la región de Barlovento de la Sierra Madre Oriental. Se define como límite boreal de las selvas mexicanas que presenta la línea divisoria entre Aridoamérica y Mesoamérica. Conforma dos subcuencas hidrográficas (ríos Valles y Moctezuma). Estas características físicas permitieron el desarrollo de actividades agropecuarias, sobre todo la caña de azúcar (Galindo, 2006), constituyendo el principal cultivo perenne y agroindustrial, luego del maíz blanco para consumo humano y los pastos para el ganado (Figura 2).

FIGURA 2. Inventario de cultivos en Huasteca Potosina (INEGI, 2007).

Sin embargo, a nivel nacional presenta una productividad de media a baja, así lo señalan los indicadores del sector azucarero (Figura 3). Se produce en los municipios de Alaquines, Aquismón, Cárdenas , Ciudad Del Maíz, Tancanhuitz, Ciudad Valles, Coxcatlán, Huehuetlán, Rayón , San Antonio, San Martín Chalchi cuautla, Santa Catarina, San Vicente Tancua yalab Tamasopo, Tamazunchale, Tampacán, Tampa molón Corona, Tamuín, Tanlajás, Tanquián de Esco bedo, Axtla De Terrazas, Xilitla, Matlapa y El Naranjo (ASERCA, 2004).

FIGURA 3. Diagrama de productividad de los estados cañeros en México (elaborado con datos del Manual Azucarero Mexicano 2010 y la Metodología de Luna et al., 1995).

Estas regiones cañeras se localizan en zonas de piedemonte y llanura donde existen dos tipos de productores primarios: 1) Para azúcar de mesa (industria azucarera) quienes tienen convenios con la industria del azúcar, representada por cuatro ingenios del estado: Alianza Popular y Plan de Ayala (Grupo Santos), San Miguel El Naranjo (Grupo Beta San Miguel) y Plan de San Luís (SAGARPA-FEESA), dedicados a la fabricación de azúcar crudo y como principal subproducto generan melazas ; 2) Los libres o independientes sin contratos fijos en la entrega de caña para ingenios y trapiches. En los Cuadros 2 y 3 se presentan algunos indicadores operativos.

CUADRO 2. Indicadores productivos de los ingenios azucareros de Huasteca Potosina (Manual Azucarero Mexicano ,2010).

CUADRO 3. Indicadores productivos en ingenios azucareros (Ahumada, 2009).

Ambos tipos de productores (12.567 ha, 7,6% del total nacional) integran una superficie total de caña de azúcar de 86.566,64 ha, distribuidas en 12.910 unidades productivas de las cuales 8.387 abastecen el rubro al ingenio azucarero, 2.212 para trapiche, 2.844 para ambos con una producción de 4.415,191 t de caña de azúcar con destino a los ingenios, 38.274,81 t a la producción de piloncillo; 5.305,63 t se destinan a la producción de semilla de caña y 5.948,14 t a otros usos (CNPR, 2009; SIAP, 2009; Coazucar, 2008).

En Huasteca Potosina como en todas las regiones cañeras de México, el sector primario de la industria azucarera se caracteriza por ser la base material de la producción ; ésta se evalúa en términos de superficie, tonelaje y costos. Sin embargo , ante los bajos indicadores de producción y rentabilidad de esta zona a nivel nacional , afectando esto negativamente los ingresos de los productores, se requiere analizar los factores limitantes y los geoeconómicos del cultivo , mediante metodologías que permitan establecer la relación a nivel espacial y temporal entre las variables que caractericen los niveles de productividad en Huasteca Potosina permitiendo así, establecer zonificaciones y/o notificaciones para determinar futuras recomendaciones para la supervivencia de la agroindustria en esta región.de Luna et al., 1995).

Zonificación de la producción de caña de azúcar

La determinación del potencial productivo para las zonas cañeras de México y los estudios de regionalización, zonificación y notificación, entre otros, se encuentran limitados por la baja disponibilidad de información estadística y cartográfica con relación al medio físico y potencialidades de las diversas regiones productoras de caña, esta información temporal y espacial fue tradicional mente limitada y con actualización irregular. Además, en los trabajos del Instituto Nacional de Estadística y Geografía e Informática (INEGI) fue difícil obtener otra fuente de información que proporcionara datos o material de documentos confiables y útil en la toma de decisiones en planeación y gestión de actividades productivas (Aguilar et al. 2009; Salgado et al., 2008; Medina et al., 1997; Acuña, 1993).

De acuerdo con Jiménez et al. (2004), Cengicaña (2004) y FAO (1996), el objetivo de una zonificación de cultivos es identificar áreas potencialmente aptas , las cuales surgen de la sobreposición espacial de información de variables, tales como: suelos, clima, cultivos y otras clasificadas en intervalos. La sobreposición simultánea genera combinaciones únicas que se manifiestan en una extensión espacial a través de un mapa y una base de datos resultantes que orientan la investigación y el desarrollo de la agricultura de precisión en una región determinada a escala, predio o unidad productiva, debido a la longevidad del cultivo, el bajo costo de adquisición de imágenes, su cobertura espacial y la posibilidad de generar los índices de sus bandas espectrales (Abdel- Rahman, 2008; Zhang, 2005).

Ante esta situación, las técnicas de percepción remota (PR) con imágenes satelitales (Lansat, SPOT, NOAA, entre otros), los sistemas de información geográfica (SIG) y los sistemas de geoposicionamiento (GPS), son herramientas útiles para: identificación y monitoreo de grandes áreas agrícolas; estimación de la producción, detección de enfermedades y estrés; mapeo de zonas productivas, direccionamiento del muestreo y observación en campo; basados en la variabilidad espacial del suelo, clima y parámetros de campo de los diversos cultivos (Salgado et al., 2008; Ueno et al., 2005; Epiphanio, 1996; Aguila y Zuluete, 1993; Rudorff, 1990).

En cuanto a la PR posibilita una visión sinóptica de las zonas agrícolas y el seguimiento temporal de las fases de crecimiento para las grandes áreas agrícolas, demostrando un gran potencial para su uso en la cultura de la caña de azúcar y permite fortalecer una zonificación del cultivo, no obstante, algunos trabajos se desarrollaron prevaleciendo la falta de estudios sobre el comportamiento espectral (Abdel-Rahman, 2008; Simões Dos Santos, 2005, 2003).

Los estudios agroclimáticos y agroecológicos llevan a cabo la identificación, zonificación y clasificación de áreas de cultivo de caña de azúcar dentro de diferentes tipos de análisis como: la interpolación espacial , el álgebra y sobreposición de mapas, necesarios para estimar la productividad del cultivo (t tallos.ha^-1) y para propósitos de manejo (Jiménez et al., 2004; Schmidt et al., 2001; Narciso y Schmidt, 1999; Lee, 1990).

El Índice Normalizado de Vegetación (INDV) mide la reflectividad del espectro electromagnético calculado a partir de la reflectancia en el rojo (R) y el infrarrojo cercano (NIR): INDV = (NIR-R) / (NIR+R) da una medida de la cobertura vegetal y su vigorosidad, producto de la clorofila de las hojas; se considera un buen estimador de la biomasa, empleado en todo el mundo resultando el índice verde más consistente para monitoreo de vegetación en los ambientes y situaciones más diversos; se utiliza ampliamente para evaluar a escala regional la productividad de los cultivos, teniendo correlación con el contenido de humedad de la planta, pudiéndose aplicar incluso en la agricultura de precisión para el control de los cultivos, las observaciones espectrales del follaje pueden usarse para monitorear las variaciones del crecimiento y subsecuentemente como indicadores del estrés, el cual está sometido el cultivo e indirectamente asociado a la productividad del mismo (Xavier et al., 2006; Xavier et al., 2004; Benefetti y Rossini, 1993). En este sentido, Pontes et al. (2005) indicaron que existe correlación entre el INDV y la productividad del cultivo de caña de azúcar , así mismo , la diferenciación de su potencial.

El objetivo de esta investigación fue evaluar la distribución espacial al caracterizar el nivel de productividad del cultivo de la caña de azúcar en Huasteca Potosina mediante técnicas de PR y SIG.

MATERIALES Y MÉTODOS

El presente estudio, está basado en el muestro de puntos ubicados en la zona cañera de Huasteca Potosina y la interpretación visual de espacio mapas derivados de imágenes Landsat 7 ETM+ (Enhaced Thematic Mapper) 2.645, 2.745 y 2.744 (órbita/punto) con resolución espacial de 30 x 30 m, las cuales fueron corregidas geográficamente empleando el Datum norteamericano de 1927 y la proyección Transversal de Mercator (UTM zona 14 Norte). Para el procesamiento digital de las imágenes fue empleado el software ILWIS 3.3 (Integrated Land and Water Information System, ITC, ILWIS System). Estas imágenes fueron utilizadas en primer lugar, para establecer los límites en la zona agrícola de caña de azúcar (polígonos digitales) y de otros usos del suelo; en segundo lugar, para determinar la respuesta espectral de la caña de azúcar relacionada con la productividad (INDV bandas 3 y 4). Posteriormente, se calcularon las capas temáticas de niveles de producción: alto, medio, bajo y muy bajo, para coincidir con la clasificación adoptada para la zonas azucareras de México.

Posterior a esta clasificación, se llevó a cabo un análisis de cada capa por nivel productivo, tomando en cuenta los requerimientos climáticos y edáficos necesarios para el desarrollo del cultivo en el software ArcMap ESRI ArcGis 9.2., de acuerdo a la metodología de Jiménez et al. (2004), Cengicaña (2004) y Rudoff (1985) mediante el uso de la superposición de mapas de datos meteorológicos y edáficos (temperaturas, régimen de lluvias, Índice de Severidad a la Sequía de Palmer, climas, suelos , altitud, pendiente y tenencia de la tierra) en formato digital, desarrollados según la metodología de Hernández (2006) y Galindo (2005), lograron una base de datos mediante el uso del algoritmo Cross (álgebra de mapas), generándose las posibles combinaciones entre categorías de ambos mapas y la superficie que registran tales operaciones relacionadas con la productividad del cultivo de caña de azúcar (Figura 4). La información generada fue validada con trabajos de campo , empleando un equipo GPS Garmin modelo GPSmap 60CSx.

FIGURA 4. Mapas temáticos empleados en la evaluación de la productividad cañera.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La distribución espacial de este tipo de cobertura en la región de Huasteca Potosina, permitió que la identificación de los predios con caña de azúcar fueran visiblemente aceptable. Además, en dicha región se observó poca diversidad de usos del suelo por ganadería y otros cultivos con la consecuente reducción de los tipos de cobertura para la zona bajo estudio que posibilitó la obtención de un resultado de identificación verídico y confiable (Figura 5).

FIGURA 5. Imagen de satélite LANDSAT 7 ETM + compuesto falso color 432 RGB y máscara del cultivo de caña de azúcar dentro de Huasteca Potosina.

Se procedió a la delimitación del perfil del INDV que se estableció a priori, de acuerdo a su valor, para la separación de los cañaverales y la distribución espacial correspondiente por superficie y niveles de productividad en las diferentes características espectrales de la zonas productoras de caña de azúcar (Figura 6 y 7).

FIGURA 6. Índice Normalizado de Vegetación en la zona productora de caña de azúcar en Huasteca Poto sina (valor mínimo -0,98; valor máximo 0,69; desviación estándar 0,12; media -0,04; mediana -0,05).

FIGURA 7. Zonificación productiva del cultivo de caña de azúcar dentro de Huasteca Potosina.

Así mismo, en la Figura 7 se observa que al Norte donde se localizan los ingenios San Miguel, El Naranjo y Plan de San Luis (municipios El Naranjo y Ciudad Valles) predominan los cañaverales con nivel de productividad alta y media. Al Este, Centro y Sur en la zona de abasto de los ingenios Plan de Ayala y Alianza Popular (municipios Tamasopo, Tamuin, Aquismon, San Vicente y Tanlajas) prevalecen zonas con productividad media a muy baja. Por lo tanto, el nivel bajo de productividad presentó mayor distribución espacial y superficie (Cuadro 4), en contraposición a los cañaverales con niveles altos y medios, dado a que en la vegetación se encontró un alto estrés hídrico tendiendo a absorber menos radiación solar, aumentando su reflectancia en el rango visible y absorbiendo más la radiación en la porción del infrarrojo cercano (Amaral et al., 2007).

CUADRO 4. Clasificación de la zona cañera en Huasteca Potosina.

En contraste a lo señalado por los autores que mencionan que para un dosel verde y totalmente desarrollado de caña de azúcar se registran datos de INDV entre 0,7 y 0,8 (Rahma, 2002). Los valores de INDV de Huasteca Potosina en la fecha de toma de la imagen equivalen a un cultivo seco de baja productividad y alta mente estresados (Almeida et al., 2006); esto se relaciona con lo indicado por Jiménez (2004), donde menciona que el factor climático y la distribución de la precipitación pluvial junto al edafológico limitan la productividad de la caña de azúcar y determinan zonas de alta, media o baja productividad ya que térmicamente no afecta el desarrollo del cultivo.

De modo que, para Huasteca Potosina las variaciones en el rendimiento potencial del cultivo de caña con relación al INDV como indicador inicial de productividad, están relacionadas directamente con la edafología y consecuentemente con las condiciones hídricas (Da Silva y Alexandre, 2005 ); según Fauconnier (1975) estableció que a cada lugar corresponde un rendimiento máximo dependiente de las condiciones climáticas en el mismo año. A la media de esas condiciones climáticas, corresponde una media de rendimiento máximo o potencial específico.

Por consiguiente, el INDV como herramienta de diagnóstico , debe acompañarse de datos climáticos y edafológicos en un mapa de celdas agroecológicas con características climáticas y edáficas definidas (Salgado et al., 2010; Begue, 2008; Ueno et al., 2005).

Seguidamente, al sobreponer en la clasificación productiva generada por el análisis de INDV, nuevas capas de información edafológica y climática de aptitud específica para el cultivo de caña, permitió obtener nuevos mapas temáticos (Cuadro 5) que determinaron en primer lugar las características espaciales de la totalidad de la zona cañera de Huasteca Potosina y en segundo lugar la estimación de superficies de cada zona en relación a la productividad por INDV (Cuadros 6 al 9).

CUADRO 5. Nivel de aptitud al cultivo de caña (Fauconnier, 1975).

CUADRO 6. Condiciones meteorológicas predominantes de la zona cañera de Huasteca Potosina.

CUADRO 7. Condiciones edafológicas predominantes de la zona cañera de Huasteca Potosina.

CUADRO 8. Condiciones meteorológicas por zonificación productiva en Huasteca Potosina.

CUADRO 9. Condiciones edafológicas por zonificación productiva en Huasteca Potosina.

La información generada establece que el clima dominante es (A) Cm (semi-cálido, húmedo con temperatura media anual de 18 a 20 °C) para las zonas de alta (46,7%), media (60,53%) y baja productividad (53,8%) y Aw1 (muy cálido, subhúmedo con temperatura media mayor de 18 °C) para la de baja (25%) y Am (cálido, húmedo con temperatura media anual de 18 a 22 °C) para la de muy baja productividad (51%).

La zona de Huasteca Potosina presenta temperaturas elevadas mayores a 28 °C que predomina durante una parte del año, la mínima con un valor promedio de 22 °C favorable para el normal desarrollo de la planta. Para la edafología predomina el suelo Vp/3 (vertisol pélico) común para todas las zonas (51,7% alta, 51,2% media, 49,9% baja y 56,1% muy baja), con el predominio de pendientes de 0 a 20% de tipo llano o casi llano a moderadamente escarpado, es decir, pendientes en condiciones aptas para el uso de la mecanización. La proporción de este tipo de pendientes es 98% para la zona de alta productividad, 96,6% media, 98,4% baja y 99% muy baja con una altitud que varía desde 61 a 1,200 m.s.n.m.

En esta zona existen condiciones favorables para el crecimiento del cultivo de caña de azúcar y podrían esperarse altos rendimientos, como lo mencionaron Salgado et al. (2010); Sánchez et al. (1997) y Bautista (1998) con relación a factores edáfi cos. Sin embargo, de estos factores al igual que los climáticos analizados, el más importante es la disponibilidad de agua planteado por Inman-Bamber (2005), Jiménez (2004) y Aguilar y Zulueta (1993). La caña requiere para su desarrollo en un ciclo completo, valores superiores a 1,500 mm de agua de lluvia o riego; por lo que el 43% muestra la cantidad de agua suficiente para la evolución del cultivo en régimen de temporal distribuido en 2,73% a la zona de alta productividad, 15,12% media, 18% baja y 6,4% muy baja.

Al mismo tiempo, al contabilizar de forma anual diferentes niveles de precipitación, se observó que la distribución del gradiente fue irregular, presentando varios meses de escasas lluvias (noviembre a julio o agosto) incidiendo directamente en el vigor vegetal del cultivo, fundamental para la productividad del mismo en esta zona. De esta manera, la distribución tiene más influencia sobre la producción de caña que los acumulados anuales, es decir , la cantidad de lluvia efectiva (Figura 8).

FIGURA 8. Precipitación y rendimiento de campo en la zona cañera de Huasteca (con datos del período 1969-2008 de las estaciones meteorológicas de El Naranjo, El Rosario, El Estribo, La Hincada, 5 de Mayo,Estación Coyoles, Plan de Ayala,Tampaya, Tamasopo y El Canal).

Puede inferirse que el Índice de Severidad de la Sequía de Palmer (función del déficit de precipitación, respecto a la media anual o estacional de largo período y su duración en una determinada región) predomina en la zona cañera según la distribución: muy fuerte (alta 58,5%, media 44%, baja 51,2% y muy baja 56,7%); fuerte (alta 39,4%, media 55%, baja 47% y muy baja 46,2%) y severo (alta 2,03%, media 1,2%, baja 1,76% y muy baja 1,72%).

Los resultados mostraron que los diferentes factores climáticos que actúan sobre un lugar determinado como en Huasteca Potosina, condicionan en gran medida las fases del ciclo productivo de la caña y los rendimientos finales del cultivo.

Por lo tanto, en el sistema de producción y rendimiento cañero se consideran tres aspectos del impacto climático: primero, establece el proceso de crecimiento y la cantidad de azúcar producida; segundo, las condiciones influyen en el desarrollo de enfermedades y plagas en el cultivo que restringen su proceso ; tercero , particularmente la lluvia determina el exceso o escasez de agua, como también el movimiento de nutrimentos y pesticidas.

Sin embargo, no basta con analizar sólo el clima como factor indicativo de una plantación, sino, que es necesario estudiar el suelo y cultivo como un sistema integrado . Cabe señalar, que ante las condiciones agrometeorológicas predominantes para el desarrollo de la caña de azúcar en Huasteca Potosina, un factor limitante es el manejo del cultivo (variedades de caña, cepas envejecidas, fertilización, riego, manejo de plagas y malezas , mecanización, entre otros) sobre todo para las zonas de baja y muy baja productividad, lo que implica el diseño de nuevas metodologías y esquemas de planeación.

En este sentido, la tenencia de la tierra como indicador social, manifiesta que el ejido (alta 30,86%, media 48,42%, baja 49,8% y muy baja 43,9%) es dominante en todas a excepción de la zona de alta productividad, involucrando factores sociales condicionantes que junto a los edafoclimáticos en Huasteca, son inferiores a la media nacional e impactan menos en los rendimientos de la agroindustria a nivel municipal (Cuadro 10). Al respecto , autores como Pérez (2007) y Singelmann (2003) concluyen que el minifundio cañero y algunas características de manejo y socioeconómicas, actúan como freno de la agroindustria al tener separados los dos factores más importantes de la producción agrícola : la tierra y el capital.

CUADRO 10. Factores socioeconómicos del campo cañero en Huasteca Potosina (SIAP, 2009).

Por otra parte, no es prudente afirmar que la situación de la agroindustria cañera se atribuya a estos factores exclusivamente. Así mismo, García (2008) puntualizó que a finales de la década del 2000 los problemas fueron de tipo estructural, originados en gran parte por la evolución histórica de la misma, otros, fueron producto de las nuevas condiciones que imperaban en la economía mundial y en el modelo de desarrollo impuesto para las zonas cañeras de México, donde la influencia de los productores e industriales se limita a los aspectos técnicos de sus operaciones y el subsistema campo no presentaba el rendimiento necesario.

CONCLUSIONES

- El estudio evidencia la capacidad de las imágenes Landsat 7+ETM, principalmente en las bandas espectrales TM3 y TM4, pues, permite observar detalles que difícilmente se pueden identificar en campo sin una inversión considerable de recursos y tiempo al presentar: la localización, distribución, discriminación y diferenciación cuantitativa de los niveles de productividad del cultivo, mediante el análisis de los valores de vigor vegetal en las diferentes áreas con cañaverales, la gran dependencia entre INDV y la climatología de la zona.

- Se encuentra que del total de la superficie cañera evaluada (75.328,83 ha), el 7,98% (6.014,07 ha) se clasifica como de alta productividad, el 30,32% (22.838,35 ha) como media y el resto 61,7% (46.476,4 ha) de baja a muy baja productividad.

- En función de estas interpretaciones puede realizarse a mediano plazo, la planificación integral de una zona de interés mediante la determinación y diferenciación de ambientes productivos, debido a la homogeneidad en la toma de datos y a las posibilidades de procesamiento de la información obtenida , pudiéndose integrar con otras fuentes provenientes de diversos campos de estudio para generar otros productos todavía más específicos.

- Si se consideran la variabilidad de los factores productivos, tales como: el ambiente donde se encuentra el cultivo, variedades, tipo de suelo, fertilidad, rendimientos históricos, entre otros, se puede hacer un manejo más eficiente con la aplicación de insumos de acuerdo a las necesidades y al potencial de los predios cañeros.

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Efecto de Fusarium Sp. en la germinación, fenología y supervivencia de plántulas de Leucaena leucocephala (lam.) de wit

Jorge A. Borges* y July Urdaneta*

*Investigadores. INIA. CIAE Yaracuy. San Felipe, estado Yaracuy. E-mail: jborges@inia.gob.ve; jurdaneta@inia.gob.ve

RESUMEN

La semilla de Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit es infectada por diversos hongos, destacando Fusarium sp. En el presente trabajo se evaluó el efecto de este hongo sobre la germinación, fenología y supervivencia en plántulas emergidas de semillas de L. leucocephala colonizadas . El material fue colectado y llevado al laboratorio donde se procedió a determinar el organismo, resultando ser Fusarium sp. Se distribuyeron muestras de semillas en dos tratamientos: semillas sana (T1) y semilla colonizada (T2), sembrándose en bandejas con sustrato bajo arreglo completamente al azar con cinco repeticiones . Se evaluó diariamente la germinación y semanalmente el número de hojas (NH), número de nudos (NN), ramas primarias (RP), altura de plántulas (AP) y tasa absoluta de crecimiento (TAC). Paralelamente, se evaluó la supervivencia de las plántulas emergidas (SPE). Para la germinación se observaron diferencias altamente significativas entre los tratamientos , con mayor porcentaje de semillas sanas germinadas 80% en relación a las colonizadas por el hongo 46,6%. En cuanto a fenología se encontraron diferencias entre T1 y T2 en NN (3,0 y 2,6), RP (2,7 y 2,4) y AP (11,10 y 10,66 cm), respectivamente. La TAC para RP y NN presentó un crecimiento lento durante el período de evaluación. También se observó mortalidad de plántulas en el T2 asociada con sintomatología característica del patógeno. Se concluye que Fusarium sp., tiene un efecto negativo al disminuir en más de un 50% la germinación de semillas de L. leucocephala colonizadas y retrasar el crecimiento de las plántulas emergidas.

Palabras Clave: Fusarium sp.; germinación; Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit; patógeno; variables fenológicas.

Effect of Fusarium Sp. in the germination, fenology and survival of Leucaena leucocephala (lam.) de wit seedling

SUMMARY

Seeds of Leucaena leucocephala (Lam.) of Wit is infested by diverse fungi, among which Fusarium sp. In this study it was evaluated the effect of this fungus on germination, fenology and seedling survival emerged from seeds of L. leucocephala colonized. The material was collected and taken to the laboratory where proceeded to determine the fungus, proving Fusarium sp. Seed samples were distributed in two treatments: healthy seeds (T1) and colonized seeds (T2), planted in germination trays under a completely randomized design with fi ve replications. Germination was evaluated daily and weekly the number of leaves (NL), number of nodes (NN), primary branches (PR), seedling height (SH) and absolute rate of growth (ARG). We also evaluated the survival of seedlings emerged. Highly signifi cant differences were observed for germination between treatments, with greater healthy percentage of seeds germinated (80%) in relation to the colonized by the fungus (46.6%). Phenology differences were found between T1 and T2 in NN (3.0 and 2.6), RP (2.7 and 2.4) and SH (11.10 and 10.66), respectively. The ARG for RP and NN presented a slow growing during the evaluation period. It was also noted seedling mortality in T2 associated with the symptoms of the pathogen. We conclude that Fusarium sp. has a negative effect by reducing more than 50% germination of seeds of sL. leucocephala colonized and slow growth seedlings emerged.

Key Words: Fusarium sp.; germination; Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit; pathogen; phenological variables.

RECIBIDO: julio 19, 2009 ACEPTADO: junio 04, 2010

INTRODUCCIÓN

La Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit. constituye actualmente una de las leguminosas arbóreas más utilizadas en los sistemas de producción animal. Su propagación se realiza mediante semillas sexuales, las cuales están dotadas de una testa dura e impermeable al agua. A pesar de su alta viabilidad, hasta un 100% de aquellas semillas de L. leucocephala no sometidas a tratamiento de escarificación, apenas alcanzan un porcentaje de germinación entre 7 a 12%, incrementándose su dureza con el tiempo de almacenamiento (Arriojas, 1986).

Sin embargo, la semilla botánica es infectada por diversos microorganismos entre los que sobresalen los hongos (Lezcano, 2005). Las infecciones producidas en sus tejidos internos pueden ser generadas por hongos que contagian la testa al encontrar condiciones de alta humedad y puntos de penetración (heridas). En el caso de hongos colonizadores de semillas , se requieren que éstas posean un contenido de agua de 23% y una humedad relativa ambiental entre el 90 y 100% para que los mismos puedan crecer con un amplio rango de temperatura entre 0 y 30 ^ºC, aunque algunos pueden desarrollarse a 35 ºC o más (Christensen, 1987).

Así mismo, entre estos hongos se destaca el género Fusarium, que además de ser un organismo saprófito, también es considerado patógeno de esta leguminosa forrajera (Arguedas et al., 1999).

Varios autores señalan la presencia de Fusarium sp. en semillas de Leucaena, formando parte de la micoflora de éstas (Chagas y Oliveira, 1983; Lezcano, 2005), afectando el poder germinativo y desarrollo de las plántulas (Chaluat y Perris, 1994). También es responsable de causar pudrición en semillas germinadas, plántulas y vainas (Moreno et al., 1988; Alonso et al., 1996; Arguedas et al., 1999; Lezcano, 2005).

Ante lo expuesto, surge la necesidad de evaluar el efecto Fusarium sp. sobre la germinación, fenología y supervivencia de las plántulas emergidas (SPE) de L. leucocephala colonizadas por el hongo.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las vainas de Leucaena se recolectaron de un banco de proteína establecido dentro de una finca ubicada en el municipio Manuel Monge, estado Yaracuy, zona caracterizada como bosque seco tropical, según la clasificación de Holdridge (1967).

El banco de Leucaena se estableció en febrero del 2007, en un área total de 2.700 m².

Para el 2008 se contó con una precipitación total anual de 1.479,8 mm y promedio mensual de 134,5 mm, humedad relativa de 92,9%, con temperatura anual de 25,3 ºC, distribuidas mensualmente como se indican en las Figuras 1 y 2.

FIGURA 1. Comportamiento de la precipitación y humedad relativa durante el año 2008, para el municipio Manuel Monge, estado Yaracuy.

FIGURA 2. Rangos de temperatura observada durante el año 2008 para el municipio Manuel Monge, estado Yaracuy.

La recolección de vainas se realizó en mayo del 2008, aproximadamente para la segunda temporada reproductiva de la plantación, donde se observaron síntomas de presencia fúngica en la mayoría de ellas, procediéndose a realizar un muestreo aleatorio en la totalidad del área sembrada, eligiendo las maduras que aún cerradas, presentaron síntomas o signos de colo ni zación fúngica (presencia de micelio y esporas).

El material colectado se llevó al Laboratorio Integral Agropecuario del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, ubicado en el estado Yaracuy (INIA-Yaracuy), colocando muestras de vainas y semillas en cámara húmeda durante 8 d, en condiciones de 12 h luz más 2 h oscuridad, induciendo la producción de estructuras fúngicas que permitieron su posterior determinación.

Transcurrido este tiempo, se observó el crecimiento de micelio algodonoso con variaciones de color entre crema -amarillo-naranja. Se revisó este material bajo el microscopio de luz a 40X de aumento , evidenciando la formación de estructuras miceliales entramadas con presencia de células conidiógenas y clamidosporas, macroconidios sueltos y delgados en forma de agujas, pluriseptados entre cinco y seis. Se empleó la clave descrita por Carrillo (2003) para identificar las estructuras reproductivas, las cuales coincidieron con las características para el género Fusarium.

Una vez determinado el patógeno, se extrajeron las semillas de las vainas y se tomaron muestras que se distribuyeron en dos tratamientos, T1: unas aparentemente sanas y T2: otras colonizadas por Fusarium sp. Por cada tratamiento se utilizaron cinco repeticiones con 10 semillas en representación del 100% de la muestra.

La escarificación de las semillas se realizó sumergiéndolas en agua a 80 ºC durante 3 min y luego se dejaron hidratar en agua a temperatura ambiente durante 90 min; ésto, mejoró la germinación debido a sus características tegumentarias. En este período se procedió a sembrarlas por tratamiento en bandejas de germinación para hortalizas , empleando el sustrato comercial Sogemix VT-M y colocando una por celda.

Al día siguiente, luego de la siembra se comenzó a evaluar la germinación de ambos tratamientos con frecuencia diaria, para determinar la tasa de emergencia de las plántulas (TG), empleando la siguiente ecuación: TG = (N1*T1 + N2*T2 + … Nn*Tn x número de semillas germinadas), donde N: número de semillas germi nadas no acumuladas y T: tiempo en días).

Posterior a la germinación y durante seis semanas consecutivas se evaluaron: número de hojas (NH), número de nudos (NN), ramas primarias (RP) y altura de las plántulas (AP); así como, la SPE a lo largo del estudio.

Así mismo, se evaluó la tasa absoluta de crecimiento para las variables en ambos tratamientos, utilizando la fórmula descrita por Sánchez et al. (2003):

Unidad de variable (t2) – unidad de variable (t1) TAC= t2-t1

Donde:

TAC: tasa absoluta de crecimiento

Unidad de variable: altura de plántulas, número de hojas , ramas primarias y número de nudos.

t2: fecha del último muestreo (días)

t1: fecha del primer muestreo (días)

El diseño experimental fue hecho completamente al azar con cinco repeticiones. Para el procesamiento de los datos se empleó un análisis de varianza, aplicando la prueba de Tukey para la separación de medias.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La germinación fue del tipo epigea, se inició a los 4 días después de la siembra (DDS), estabilizándose a los 15 DDS, presentando diferencias altamente significativas (P<0,001) entre los tratamientos y mayor porcentaje de semillas sanas germinadas con relación a las colonizadas por el hongo (Cuadro 1), coincidiendo este resultado con Moreno et al. (1988).

CUADRO 1. Efecto de Fusarium sp. sobre la germinación de semillas de L. leucocephala.

No obstante , este comportamiento difiere a lo indicado por Alonso et al. (1996), evidenciando que no hubo efecto alguno de Fusarium sp. sobre la germinación y viabilidad de las semillas contaminadas; apreciándose que T2 se acerca a la reportada por Razz y Clavero (1996), quienes reportaron un 49,71% de germinación en semillas sanas con un tratamiento pregerminativo similar al empleado en este trabajo, permitiendo inferir que un bajo nivel de infección del hongo sobre el embrión pudiera estar relacionado con la dura e impermeable testa que lo protege.

En las semillas no germinadas correspondientes al T2 se evidenció pudrición y la aparición de micelio blancocrema, posteriormente en aislamiento se determinó la presencia de Fusarium sp. en concordancia con lo señalado por Lezcano (2005) para semillas de esta especie forrajera.

En cuanto a las variables fenológicas se observaron diferencias entre los tratamientos para las variables en estudio , excepto para NH (Cuadro 2). Valores de NH y AP aquí encontrados coinciden con los indicados por Sánchez y Ramírez (2006), quienes aplicando un tratamiento pregerminativo similar, obtuvieron valores de 11,16 cm para AP y 4,17 para NH.

CUADRO 2. Promedios generales, frecuencias y tasa absoluta de crecimiento en plántulas de L. leucocephala provenientes de semillas sanas y colonizadas por Fusarium sp.

En contraposición, Guevara y Guenni (2004) señalaron alturas promedios para plántulas de L. leucocephala entre 5,42 y 5,82 cm a los 15 DDS, valores bajos en comparación con los encontrados en este trabajo a la misma edad, aún en plántulas provenientes de semillas afectadas por Fusarium sp.

Esto coincide con los últimos autores quienes señalan que a más altura de plántulas, no indica un mayor número de estructuras vegetativas presentes; observándose que la tasa absoluta de crecimiento para RP y NN, muestran un desarrollo lento durante la etapa de estable cimiento en ambos tratamientos, con promedios de 0,075 nudo/día para NN y 0,085 rama/día para RP; este último es igual o superior a los indicados por Sánchez et al. (2003) en la fase de establecimiento, confi riéndole una baja capacidad de competencia por la disponibilidad de nutrimentos con respecto a otras plantas más agresivas.

La supervivencia de las plántulas nacidas de semillas colonizadas, se ve comprometida al presentar mortalidad, ocurridas entre los 36 y 43 DDS, relacionada directamente con el patógeno, mediante comprobación por reaislamiento del mismo, en cuya sintomatología se aprecian lesiones blancas en los cotiledones y hojas verdaderas , así como pudrición en la base del tallo.

Esta sintomatología coincide con lo señalado por Arguedas et al. (1999), quienes concluyeron que sembrar semillas contaminadas con Fusarium sp., que favorece la aparición del “mal del talluelo postemer gente” mejor conocido como “Damping off”, así como, la contaminación del sustrato y la diseminación de enfermedades en el campo, considerando principalmente que éste es un hongo saprófito del suelo.

CONCLUSIÓN

- Se concluye que Fusarium sp., como organismo saprófito facultativo colonizando semillas de L. leucocephala, tiene un efecto negativo al disminuir en más de un 50% la germinación y retardar el crecimiento de las plántulas emergidas, comprometiendo su estabilidad durante las primeras etapas de evolución, así como su posterior desarrollo y supervivencia en condiciones de campo.

- Se comprobó su patogenicidad en las plántulas al presentarse pudrición y muerte de las mismas, asociadas directamente a la aparición de este hongo.

BIBLIOGRAFÍA

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Acumulación de S, Ca, Mg, Fe, Zn y Mn y relación con la materia seca en frijol cultivado bajo labranza mínima y convencional en un mollisol de Venezuela

Rodolfo Delgado*, Evelyn Cabrera de Bisbal*, Lesce Navarro** y María Paredes***

*Investigadores, **Ingeniero Agrónomo y ***Técnico Asociado a la Investigación. INIA-CENIAP. Aragua. Venezuela. E-mail: rdelgado@inia.gob.ve;  ecabrera@inia.gob.ve; mparedes@inia.gob.ve.

RESUMEN

En Venezuela se requiere información sobre la acumulación de nutrimentos por el frijol, Vigna unguiculata L. Walp y su relación con la producción de materia seca (MS) para mejorar la efi ciencia de uso de los fertilizantes y la cantidad de nutrimentos a aplicar. En este estudio se evaluó la acumulación de S, Zn, Ca, Mg, Fe y Mn por la variedad frijol Tuy, sembrada bajo labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC), en un suelo Mollisol del estado Aragua. La concentración de los nutrimentos evaluados fue similar en LM y LC, excepto S que resultó más elevado en LC. El patrón de acumulación de nutrimentos fue semejante en LM y LC, aunque mayor en LC entre 11-32% del S, Zn, Mg y Fe, de 55-59% del Ca y Mn se acumularon en los primeros 43 días después de la germinación (DDG) y 68-89% del Ca y 45-61% del Mn se acumuló entre los 43 y 58 DDG. La mayor absorción de nutrimentos en LC, está asociado con una menor densidad aparente (Da) entre 0 y 10 cm, mejorando el desarrollo radical. En LM la función cuadrática describe mejor la relación entre MS producida y nutrimento absorbido , al contrario mientras que en LC donde la función lineal está más destacada. En LM otro factor pudo afectar la absorción de nutrimentos, que en el caso de LC la producción de MS se podría incrementar mediante el manejo de la fertilización.

Palabras Clave: absorción; frijol; labranza; nutrimentos; Vigna unguiculata L. Walp.

Accumulation of S, Ca, Mg, Fe, Zn  and Mn and their relatioship with dry matter production in cowpea grown under minimum and conventional tillage in a mollisol soil of Venezuela

SUMMARY

In Venezuela there is a need for information regarding nutrient accumulation by cowpea, Vigna unguiculta L. Walp and their relationship with dry matter production (DM), to improve the effi ciency of use of fertilizer, and the amount of nutrient to apply. In this study the absortion of S, Zn, Ca, Mg, Fe and Mn by cowpea (Tuy variety), sowed under minimum (MT) and conventional tillage (CT), was evaluated in a Molisol soil of the Aragua State. The concentration of the nutrients evaluated were similar in MT and CT, with the exception of S, which was higher in CT. The pattern of the nutrient accumulation was similar in NT and CT, althought the amount of nutrients taken up was higher in CT. Between 11-32% of the S, Zn, Mg and Fe, and between 55-59% of Ca and Mn were accumulated during the fi rst 43 days after germination (DAG), while between 68-89% of the fi rst, and 45-61% of the latter were accumulated between the 43-58 DAG. Probably in CT the higher accumulation of nutrients was associated to a lower soil bulk density in the soil layers between 0-10 cm, which improve the development of the root system. In MT there was a cuadratic relationship between DM and the amount of nutrient accumulated, which suggest that some other soil factor could affect the nutrient absorption, while in CT there was a lineal relationship, which suggest that the crop production could be increased by improvement of the fertilizer management.

Key Words: absorption; cowpea; tillage; nutrients; Vigna unguiculata L. Walp.

RECIBIDO: diciembre 16, 2009 ACEPTADO: junio 27, 2010

INTRODUCCIÓN

El frijol, Vigna Unguiculata L. Walp, constituye un alimento fundamental de la dieta de los venezolanos, sin embargo, en el país sólo se cultiva alrededor de 20 000 ha, siendo la mayor parte sembrada en pequeñas explotaciones orientadas al autoconsumo. El rendimiento nacional promedio es de 570 kg.ha^-1 (Marquez et al., 2003). Por lo general, es cultivado en el ciclo norte-verano donde se aprovecha el agua y los nutrimentos almacenados en el suelo luego de la cosecha de los cultivos principales de invierno (maíz).

La importancia del conocimiento del patrón de acumulación de nutrimentos del frijol, señalado por Delgado et al. (2009a), indicaron que en estudios de N, P, K y materia seca (MS), ésto podría permitir el diseño de prácticas de manejo para mejorar la eficiencia del uso de fertilizantes , agua de riego y la determinación de las cantidades de nutrimentos requeridos para incrementar la producción del cultivo. Igualmente, ajustaría las dosis utilizadas para su aplicación en períodos del ciclo del cultivo (CC) en mayor proporción, con la consecuente rebaja de las pérdidas de nutrimentos al reducir el tiempo de acción de factores o procesos del suelo como lixiviación, absorción y desnitrificación.

En Venezuela existe poca información sobre el patrón y cantidad de nutrimentos acumulados del frijol, la mayor parte de los estudios normalmente están orientados hacia la evaluación de variedades y caracterización de materiales genéticos (Flores et al., 2005), prácticas de manejo (densidad de siembra), evaluaciones agronómicas (determinación de producción), el impacto de utilización de frijol en rotación con cereales (maíz) y efectos de la fertilización y coberturas en la concentración de nutrimentos de la semilla (Márquez et al., 2003). Por otra parte, se conoce que el tipo de labranza puede afectar la cantidad de nutrimentos absorbidos y con ello la producción de MS y rendimiento o producción de los cultivos.

No obstante, Varco et al. (1989) detectaron diferencias significativas en el patrón de acumulación de N en el cultivo maíz bajo labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC), en esta última ocurre una mayor absorción de nitrógeno (N) hasta la aparición de la inflorescencia femenina, mientras que en LM fue más elevada en la etapa de llenado del grano, aún cuando al final no se evidenciaron diferencias significativas en el N total absorbido entre los dos sistemas de labranza.

En este estudio se evaluó el patrón de acumulación de S, Ca, Mg, Fe, Zn y Mn en el cultivo de frijol variedad Tuy bajo LM y LC en un suelo Fluventic Haplustoll de Maracay, estado Aragua, que fue utilizado como base para estimar los requerimientos, así como, las etapas importantes del CC en la cual estos elementos se acumulan en mayor cantidad, permitiendo conocer la mejor época de aplicación de los mismos en forma de fertilizantes.

MATERIALES Y MÉTODOS

Características del sitio experimental y del ensayo: el estudio se realizó en un suelo Fluventic Haplustoll ubicado en el Campo Experimental del INIA-CENIAP, en Maracay, estado Aragua, a 10º 17’ N y 67º 37’ O, para evaluar la rotación de maíz-frijol, maíz-soya, maíz-rastrojo cultivado en LM y LC. Las principales características del sitio experimental son indicadas por Delgado et al. (2009c) y Gámez (2009), presentado en el Cuadro, observándose las diferencias del suelo según el tipo de labranza y de manera más notable la densidad aparente (Da) en el horizonte 0-10 cm de profundidad, la cual fue menor en LC. De este modo, la acumulación de MS y de nutrimentos en los diferentes órganos de la planta (durante el CC del frijol) se realizó en tres de las repeticiones del trata miento maíz-frijol en LM y LC. Cada parcela presentó un área de 50 m2 (5 m * 10 m), donde se sembró el frijol variedad Tuy a una distancia entre hilos de 0,5 m y entre plantas de 0,05 m (densidad de siembra de 400 000 plantas.ha^-1). En LC el suelo se preparó mediante tres pases continuos de rastra, mientras que en LM sólo se disturbó una banda o franja entre 5-8 cm del hilo de siembra, para la colocación del fertilizante. La siembra se realizó aproximadamente a 3-4 cm de profundidad.

Evaluación de acumulación y distribución de materia seca y nutrimentos: las evaluaciones de MS se realizaron a los 15, 29, 43, 58 y 73 días después de la germinación (DDG). Para cada muestreo se seleccionaron tres plantas en cada una de las tres repeticiones de LM y LC, separándolas en hojas, tallos , frutos (vainas , granos ). La MS total se determinó colocando el material fresco en estufa a 65 °C hasta peso constante. El material vegetal, una vez retirado fue molido y tamizado a 2 mm para el cálculo de la concentración de S, Ca, Mg, Fe, Zn y Mn. La determinación de S se realizó por digestión en seco mediante el analizador elemental LECO (1998), el Ca, Mg, Fe, Zn y Mn por digestión húmeda con ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno (Jones, 1991), también, el análisis por absorción atómica. La captación de nutrimentos se expresó sobre la base de la cantidad total (mg) de S, Ca, Mg, Fe, Zn y Mn absorbido por las tres plantas cosechadas .

Análisis estadístico: el análisis de la varianza, prueba de media y análisis de regresión, se realizó mediante el programa estadístico SAS (1998) empleando los procedimientos siguientes: 1) Métodos lineales generales (MLG), que usa el método de mínimos cuadrados para ajustar el modelo lineal general que se emplea para la regresión, varianza y covarianza, entre otros. 2) Promedios , para el análisis descriptivo de las variables estudiadas (ejemplo : la media y desviación estándar). 3) Regresión, se realiza entre algunas de las variables interpretadas. Para la prueba de media se utilizó Tukey (a= 5%); el análisis se realizó como un diseño completamente aleatorizado.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Acumulación de S, Zn, Ca, Mg, Fe y Mn durante el ciclo del cultivo: en la Figura 1 se presenta la acumulación total de micronutrimentos y en la Figura 2 la acumulación relativa (con relación al máximo obtenido durante el CC) para LM y LC.

FIGURA 1. Acumulación total de S, Zn, Ca, Mg, Fe, y Mn durante el ciclo del cultivo del frijol Tuy cultivado bajo labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

La acumulación de micronutrimentos resultó superior en LC que en LM durante el CC, aunque fue estadísticamente significativa a los 58 DDG en S, Zn, Mg y Fe. En el caso del S se mostró más elevado en LC a los 15 y 43 DDG. En LC la captación de nutrimentos de mayor a menor siguió el orden Mg > S > Ca > Fe > Mn = Zn, mientras que en LM se asemejó con la variación de Ca > S (Mg > Ca > S > Fe > Mn = Zn). En los primeros 43 DDG, la acumulación relativa promediada entre LM y LC (Figura 2) fue 32%, 11%, 55%, 25%, 23% y 59% para S, Zn, Ca, Mg, Fe y Mn, respectivamente, mientras que a los 58 DDG alcanzó 95% para S y 100% para los otros micronutrimentos. Lo antes indicado denota la absorción de nutrimentos luego de la floración y en el período de formación de fruto.

FIGURA 2. Acumulación relativa de S, Zn, Ca, Mg, Fe, y Zn durante el ciclo del cultivo del frijol, cultivado bajo labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

Por su parte, Jacquinot (1967) en estudios realizados con diferentes variedades de frijol, observó que las de ciclo corto (70-90 d) absorben una gran proporción de S, Ca y Mg luego de los 57 DDS, coincidiendo con la etapa reproductiva. En otras leguminosas de comportamiento similar, Bertsch (2003) señaló para frijol común una elevada absorción de S, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn y Mn, seguido de la floración en el proceso o etapa de llenado del grano.

En cada uno de los sistemas de labranza evaluados, la cantidad de micronutrimentos en tallos y hojas son aproximadamente similares hasta los 43 DDG, siendo más elevados en tallos (incluye órganos florales y frutales iniciales), seguido del fruto, luego en las hojas (Figura 3). A los 58 DDG, en LC la cantidad de nutrimentos absorbidos , a excepción de Ca y Fe, fueron significativamente más elevados en tallos, mientras que en LM sólo la cantidad absorbida de S fue mayor en éste, que en las hojas.

FIGURA 3. Acumulación de S, Zn, Ca, Mg, Fe y Mn en diferentes órganos del frijol en labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

La acumulación más elevada de nutrimentos totales a los 43 DDG coincide con la mayor acumulación de MS total en ese período y almacenaje de nutrimentos en tallos y frutos, luego de los 43 DDG concuerda con un depósito superior de MS en esos órganos, como lo indicaron Delgado et al. (2009a). Los resultados de Jacquinot (1967) demostró que la mayor cantidad de MS total se acumuló en el período reproductivo del frutos >tallos >hojas. Además , entre 42-55% del S, 32-83% del Mg y 21-27% del Ca absorbido ocurrió entre 57-70 d en las variedades de ciclo corto evaluadas, período en el cual se acumuló aproximadamente el 30% de MS total.

Así mismo, Jacquinot (1967) observó que la cantidad de S en los tallos fue superior que en las hojas, para el Ca la situación se invirtió durante todo el CC. En una variedad el Mg resultó mayor en tallos y en la otra mayor en hojas.

Concentración de micronutrimentos durante el ciclo del cultivo: en la Figura 4 se presenta la concentración de los nutrimentos promediados para LM y LC. Para Zn, Ca, Mg, Fe y Mn durante el CC fue similar, excepto a los 43 y 58 DDG en S y Zn, siendo signifi cativamente más elevada en LC y a los 58 DDG en Ca, Fe y Mn para LM, LC y LM, respectivamente. Para Mg no se detectó diferencia signifi cativa entre LM y LC en ningún muestreo. Así mismo, en S, Zn, Mg y Fe decreció desde 15 hasta 43 DDG, luego se incrementó. Al contrario, en Ca y Mn se observó el máximo de concen traciones a los 43 DDG, seguidamente disminuyó.

FIGURA 4. Concentración promedio de S, Zn, Ca, Mg, Fe y Zn del frijol sembrado en labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

Por otra parte, en S fue más elevada en LC durante el CC, aunque sólo de manera signifi cativa a los 43 y 58 DDG. Aún cuando, estos valores con LM fueron inferiores a los de LC, estuvieron por debajo del punto crítico (35 mg.kg^-1), según Fageria et al. (2006).

De igual manera, en Mg (expresada en g.kg^-1 MS) estuvo en la misma proporción a las indicadas por Fageria et al. (1990), quienes reportaron variación de Mg entre 2,8 y 4,5 g.kg^-1 para niveles de P aplicado. Sin embargo, la proporción de Ca resultó inferior dado que alcanzó valores que fluctúan entre 9,6 y 12,9 mg.kg^-1.

No obstante, Fageria et al. (1990) realizaron estudios evaluativos en la MS aérea con la aplicación de diferentes niveles de P al suelo, resultando que la concentración de Fe fluctuó entre 100 y 200 mg.kg^-1, valores que fueron inferiores a los obtenidos en esta investigación, aunque estuvieron en el mismo orden de magnitud. De igual forma , para Zn y Mn (10 y 68 mg.kg^-1).

Además, los niveles de Fe obtenidos (entre 11 y 100 mg.kg^-1) resultaron superiores a los reportados como deficientes para varios cultivos. Los niveles de Mn (entre 10 y 68 mg.kg^-1) y de Zn fueron superiores a los señalados como limitantes para varios cultivos.

Por lo general, las concentraciones de Zn inferiores a 20 mg.kg^-1 pueden generar deficiencias en los cultivos (Jones, 1991).

La más baja concentración y cantidad de nutrimentos absorbido en LM, posiblemente esté relacionado con el menor desarrollo radical, debido a una elevada Da, sugerido por Delgado et al. (2009a), afectando el volumen de suelo explorado. Esta menor retención pudo alterar la síntesis de proteínas o enzimas.

En este sentido, Fageria et al. (2006) señalan que la deficiencia de S afecta la síntesis de aminoácidos importantes en las proteínas.

Relación entre producción de materia seca y nutrimentos absorbidos: en la Figura 5 se muestra la relación entre la MS producida y la cantidad total de nutrimentos absorbidos para S, Zn, Fe, Mn, Mg y Ca en LM y LC. En LM con la excepción de Mg y Mn, el modelo cuadrático se ajusta mejor a la relación entre MS producida y la cantidad de nutrimento absorbido.

FIGURA 5. Relación entre la producción de materia seca y la cantidad de S, Zn, Ca, Mg, Fe y Mn absorbido por frijol cultivado en labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

En LC con la excepción de la relación entre MS producida y Zn absorbido, no reflejaron diferencias notables entre el modelo lineal y el cuadrático. Como se indicó previamente, la cantidad de nutrimento absorbido en LM fue inferior al de LC, sugiriendo que en LM pudo presentar algún factor que limitó la absorción de los nutrimentos desde el suelo.

Otro elemento que impidió la producción de MS como previa mente afirman Delgado et al. (2009a). En LM la Da fue mayor en los horizontes de 0-5 y 5-10 cm, restringiendo el desarrollo radical y el volumen de suelo explorado, así como, la absorción de nutrimentos.

La mayor absorción de nutrimentos en LC, las significativas relaciones lineales entre MS y la cantidad de nutrimentos absorbido s, sugieren que con este sistema de labranza se podría ampliar la producción de MS y con ello, la producción del grano, pudiéndose lograr mediante la aplicación de fertilizantes, aunque se tendría que explorar hasta dónde , deja de ser el factor limitante.

CONCLUSIONES

- El patrón de acumulación de S, Zn, Ca, Mg, Fe y Zn fue similar en LC y LM; sin embargo, la cantidad absoluta de nutrimentos absorbidos fue mayor en LC, especialmente en la etapa reproductiva donde el cultivo absorbe una elevada proporción de la cantidad total.

- La más baja Da en los horizontes 0-10 cm del perfil del suelo en LC permite al sistema radical explorar un volumen mayor de suelo, contrario a lo que ocurre en LM, donde la Da del suelo es más elevada en esos horizontes , generando una menor absorción de los nutrimentos evaluados.

- Entre 68-89% del total absorbido de S, Zn, Mg y Fe, y entre 45-41% del total de Ca y Mn son obtenidos entre 43-58 DDG correspondiente a la etapa reproductiva (floración, formación y llenado del grano), mientras que el resto acontece en los primeros 43 DDG o etapa vegetativa.

- Este aspecto destaca la importancia de la evaluación de épocas y formas de aplicación de los fertilizantes en este cultivo para garantizar la suplencia y disponibilidad de los nutrimentos en el período de crecimiento de mayor requerimiento.

- Debido a que este cultivo se siembra principal mente en el período de norte-verano, donde la suplencia de agua en el suelo es limitante, se podría evaluar la aplicación de fertilizantes foliares.

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Fenología de cultivares locales de frijol y arveja del municipio Rafael Urdaneta, estado Táchira, Venezuela, basada en grados día

Belitza Bracho*, Olga Arnaude* y Beatriz Lozada**

*Profesores. Universidad Nacional Experimental del Táchira (UNET). San Cristóbal, estado Táchira. Venezuela. E-mail: bbracho@unet.edu.ve;  arnaude@cantv.net

**Investigador. INIA. CIAE Táchira. Bramón. Venezuela. E-mail: blozada@inia.gob.ve

RESUMEN

El objetivo de este estudio fue recolectar cultivares locales de leguminosas de grano comestible de frijol, Phaseolus vulgaris L. y arveja Pisum sativum L., para su caracterización morfológica y determinar su ciclo fenológico en función de los grados días (ºC.d) acumulados. Los cultivares fueron acopiados en las aldeas Alto Viento, Aguaditas y Betania del municipio Rafael Urdaneta, estado Táchira, Venezuela, visitando 47 unidades de producción. El ensayo se realizó en el invernadero de producción comercial , ubicado en Palo Gordo, municipio Cárdenas, estado Táchira a 1.100 m.s.n.m. Se utilizaron 40 repeticiones por cultivar sembradas en bolsas de 5 kg de capacidad. Se evaluaron 19 caracteres entre hoja, flor, fruto y producción, sumados a la acumulación de grados días para cada fase fenológica. Se emplearon las planillas de registro recomendadas por el Instituto Internacional de Recursos Fitogenéticos (IPGRI) junto a los descriptores para la especie en estudio. Para la identificación morfológica se demostró la presencia de una gran variabilidad genética dentro de cada característica, existiendo en todas las variables fenométricas diferencias significativas y en las cualitativas diversidad de formas, colores y tamaños . El ciclo fenológico para los cultivares de frijol comprende entre 796-887,9 ºC y para arveja entre 843,5 y 950,7 °C.d, variando los requerimientos de unidades térmicas según el cultivar y fase fenológica.

Palabras Clave: ciclo fenológico; Phaseolus vulgaris L.; Pisum sativum L.; unidades térmicas.

Phenology of local cultivars of peas and common bean in the Rafael Urdaneta municipality, Táchira state, Venezuela base on degree days

SUMMARY

The objective of the present study was to collect local cultivars of peas and common bean for morphological characterization and determination of their phenological cycle based on degree days (d.°C). The cultivars of edible the leguminous crops Phaseolus vulgaris L. (common bean) and Pisum sativum L. (peas) were collected in 47 farms at Alto Viento, Aguaditas y Betania villages (Rafael Urdaneta Municipality, Táchira State, Venezuela). A greenhouse trial was established in Palo Gordo, Cárdenas municipality, Táchira, at 1.100 m.a.s.l. Legumes were individually planted in 5 kg plastic bags with 40 replications per cultivar. Nineteen characters including leaf, fl ower, fruit and production parameters were recorded according to IPGRI’s recommedations. There was ample morphological variation for each character with substantial differences among cultivars in their phenometric and qualitative variables. The phenological cycle for common bean and peas required 796 to 888 ºC and 845 to 951 d.ºC, respectively, varying the requirements of thermal units according to cultivars and phenological phases.

Key Words: Phaseolus vulgaris L.; phenological cycle; Pisum sativum L.; thermal units.

RECIBIDO: marzo 19, 2009 ACEPTADO: noviembre 19, 2010

INTRODUCCIÓN

La gran diversidad agroclimática, las distintas influencias culturales y el cultivo en pequeños huertos familiares generó una enorme variabilidad genética. Sin embargo , esta importante diversidad biológica y cultural está seriamente amenazada a causa de la introducción generalizada de variedades mejoradas, sistemas agrícolas foráneos y homogeneización de los agroecosistemas a través del monocultivo (FAO, 1996).

Algunas estimaciones afirman que desde principios de siglo se perdió hasta un 75% de la diversidad genética entre los cultivos agrícolas. En cereales, leguminosas de grano y otros cultivos extensivos, prácticamente el 100% de las variedades cultivadas son mejoradas, entre las que predominan las suministradas por empresas extranjeras y por lo general, no figuran cultivares autóctonos en su genealogía. Esto obliga al uso de las variedades menos adaptadas entre las disponibles para la agricultura, obtenidas en condiciones agroecológicas muy diferentes.

Por todo ello, rescatar las variedades locales que aún perviven, conservadas sobre todo en zonas rurales, requiere n esfuerzos importantes y urgentes. Esto unido a la gran riqueza y profundidad del conocimiento agrícola tradicional del estado Táchira en Venezuela, alerta sobre la necesidad de realizar trabajos para la recuperación y conservación del material vegetal de variedades locales de las principales leguminosas de granos que se producen en el estado.

Por esto, se planteó realizar un diagnóstico y recolección de cultivares locales de arveja y frijoles del municipio Rafael Urdaneta para su caracterización morfológica y fenológica en función de la acumulación de grados días, considerada una de las formas más correctas para medir cuánto demora una determinada especie en alcanzar una etapa fenológica (inicio de la floración, madurez fisiológica, días para la antesis, entre otros), con la finalidad de iniciar un proceso de rescate, conservación y multiplicación de estos cultivares, permitiendo diseñar planes de manejo agronómico confiables y estimar ciclos de producción, según la zonificación de siembra que impulsen la producción del vital insumo agrícola.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las expediciones de colecta fueron realizadas durante los meses de mayo a diciembre del 2008, enfocándose sólo en cultivares locales normalmente encontrados en comunidades de pequeños agricultores, ubicados en zonas alejadas a los centros poblados, siendo estas : las Aldeas Alto Viento, Aguaditas, Betania y Villa Páez, municipio Rafael Urdaneta, estado Táchira.

El método para la selección de los cultivares se orientó específicamente en tres aspectos:

a) La multiplicación de la semilla es realizada por el productor,

b) Que su multiplicación se realice al menos durante cinco años,

c) Sea un cultivo de importancia en la zona, para su producción comercial o autoconsumo.

De 47 unidades de producción visitadas, sólo tres para cultivar arveja y cuatro para frijol cumplieron los requisitos para considerarlas locales. Todos los cultivares se recolectaron en grano seco, manteniéndolo artesanalmente conservado y almacenado. Para el registro de los antecedentes de cada sitio muestreado se utilizó una ficha para elaborar los datos de pasaporte de cada accesión (IPGRI, 2008).

Concluidas las actividades de colecta se organizó, evaluó y preparó el material recogido. Una vez obtenidas las muestras se aplicaron pruebas de germinación, pureza y porcentaje de humedad. El ensayo se estableció en el vivero Altos de Paramillo, municipio Cárdenas, estado Táchira a 1.100 m.s.n.m. con 40 repeticiones por cultivar, siguiendo la metodología propuesta por Yzarra (1998) y Fernández et al. (1985) para el registro de información fenológica de cultivos anuales.

Se aplicó el manejo agronómico necesario según la especie y cultivo. Se adaptó la metodología recomendada por Solórzano (2007), Yzarra (1998) y Fernández et al. (1985) para el registro de las fases fenológicas. Los caracteres morfológicos fueron evaluados con los descriptores para frijol publicados por el IPGRI, adaptándolos en el caso de la arveja.

Para determinar las unidades de calor (UC) o grados días, se utilizó el método residual (Snyder, 1985) con la ecuación,

Donde:

Tmáx = Temperatura máxima diaria (ºC)

Tmín = Temperatura mínima diaria (ºC)

Tb = Temperatura base o umbral (10 ºC para frijol y arveja ). Los datos de temperatura fueron registrados diariamente por un Data Logger USB marca Lascar.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Caso arveja

El cultivar uno (C1) conocido vulgarmente como arveja pequinegra (Cuadro 1) es un cultivo resguardado durante siete años para la producción comercial, mientras que en el dos (C2) arveja amarilla, representa ocho años de producción para el auto consumo, en el tres (C3) arveja verde, mantiene cinco años de multiplicación artesanal para su producción comercial y autoconsumo (Figura 1).

CUADRO 1. Variedades de arveja recolectadas en el municipio Rafael Urdaneta, estado Táchira.

FIGURA 1. Cultivares recolectados de arveja.

En Venezuela se desconoce cuál es la temperatura base, no obstante, diversos autores la reportan entre 4 a 10 °C dependiendo de los cultivares y etapa fenológica de los mismos; de éstas, la más usada en el cálculo de las unidades para el calor fue 10 °C empleada en el presente estudio.

Los resultados obtenidos para los cultivares de arveja, representan información de gran importancia si se emplea como indicador para labores de manejo agronómico y planificación agrícola, los cultivares C2 y C3 mantuvieron un comportamiento muy parejo en todas las etapas de desarrollo, así como en su morfología hasta la fase V2.8, los requerimientos de calor fueron similares ; como fue el caso en la planificación de labores agrícolas , hasta esa fase se pudo aplicar los mismos controles o prácticas para ambos cultivares (Cuadro 2).

CUADRO 2. Acumulación de grados días (°C.d) para las fases fenológicas de arveja, adaptado por Solórzano (2007) e Yzarra (1998).

Sin embargo, una vez cumplida la fase vegetativa se deben considerar momentos diferentes para las labores restantes , por cuanto los resultados para la fase R9 (aparición de botones florales) mostró una diferencia de 45,3 ºC, siendo para C2 443,4 ºC.d y para C3 488,7 ºC.d, manteniendo una diferencia importante durante las fases consecutivas , considerada para que los tiempos de aplicación de labores , siembra y cosecha puedan variar en función de los requerimientos particulares para cada cultivar. Para el caso del C1, las necesidades de acumulación de calor para cada fase marcaron diferencias relevantes al compararlas con los cultivares C2 y C3, mostrando que entre los tres cultivares de arveja es el que más necesita de unidades térmicas para cumplir su ciclo.

Caso frijol

El C1 es una especie resguardada por el grupo familiar durante ocho años de generación en generación de producción, mientras que el C2 se mantuvo por 12 años, ambos para autoconsumo (Figura 2). Además, el C3 producido en seis años y el C4 ocho años, estos cultivares son empleados para la producción comercial y el último de multiplicación artesanal (Cuadro 3).

FIGURA 2. Variedades recolectadas de frijol.

CUADRO 3. Cultivares recolectadas en el municipio Rafael Urdaneta, estado Táchira.

Donde:

%G = Porcentaje de germinación

%P = Porcentaje de pureza

La acumulación de grados días para los cultivares de frijol (C1, C2, C3 y C4) fueron similares durante la fase vegetativa de las plantas, donde C1 y C4 necesitaron 331,4 ºC.d en la fase V4.5, mientras que C2 y C3 presentaron requerimientos mayores. Los resultados obtenidos no concuerdan con lo reportado por Ventura (1991), quien indicó para dos variedades de frijol los requerimientos UC hasta la fase vegetativa de los cultivares roja de seda y APN 83 fueron de 64,41 y 57,78 ºC.d, respectivamente. Sin embargo, se debe señalar que la Tb empleada por dicho autor fue de 18 ºC, lo que explica la diferencia entre los resultados.

Al iniciarse la etapa de floración y producción en los cultivares evaluados se notan las diferencias en las necesidades de calor según la variedad , se observó que la etapa donde los cultivos estudiados acumularon mayor UC fue la R8 al duplicar el acumulado hasta la R7, representando esta fase el período donde el fruto extrae la mayor cantidad de energía para su producción. El comportamiento de los cultivares para la última fase presentó diferencias entre los mismos, siendo C3 el que necesitó mayor cantidad de UC con 887,9 ºC.d (Cuadro 4).

CUADRO 4. Acumulación de grados días (ºC.d) para las fases fenológicas de frijol.

Las diferencias encontradas entre los cultivares indicaron que al momento de diseñar planes de manejo o establecer la zonificación de estos cultivos, se debió considerar el valor de las UC, por cuanto se pudo incrementar o reducir la duración del ciclo en términos de días, en función de la localidad, producto de la alta variación del relieve del estado Táchira.

CONCLUSIONES

- El municipio Rafael Urdaneta presentó con una importante diversidad de especies de leguminosas de grano comestible.

- Los cultivares de frijol requieren entre 796 y 887,9 ºC.d, desde la siembra hasta la maduración.

- Los ciclos fenológicos para los cultivares de arveja comprenden entre 843,5 a 950,7 ºC.d, variando los requerimientos de unidades térmicas según el cultivar y fase fenológica.

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Efecto del tipo de labranza sobre el suministro del agua y el crecimiento del frijol tuy en un suelo mollisol de Venezuela

Rodolfo Delgado*, Evelyn Cabrera de Bisbal*, Florencio Gamez** y Lesce Navarro***

*Investigadores. INIA. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP). Aragua. Venezuela.

**Tesista de pregrado. UCV. Facultad de Agronomía.

***Ingeniera contratada. INIA-CENIAP. E-mail: rdelgado@inia.gob.ve, ecabrera@inia.gob.ve

RESUMEN

El frijol, Vigna unguiculata L. Walp; variedad Tuy, es un cultivo de gran importancia en Venezuela. Se requiere la evaluación de alternativas de labranza que incrementen su producción, mejoren o mantengan las características favorables del suelo. El objetivo de este estudio es evaluar el impacto de la labranza mínima (LM) y la labranza convencional (LC) sobre la producción de materia seca (MS) del frijol; variedad Tuy, área foliar (ÁF), rendimiento , humedad del suelo hasta 50 cm de profundidad durante el ciclo del cultivo (CC), densidad aparente (Da), macro y microporosidad e infiltración al momento de madurez, para ello se sembró en el período norte-verano sin aplicación de riego en un Mollisol del estado Aragua, con una densidad aproximada de 400.000 plantas.ha^-1 en un diseño en bloques aleatorizados, con cuatro repeticiones. El análisis de la varianza y prueba de Medias (Tukey a=10%) se realizó mediante el programa del Sistema de Análisis Estadístico (siglas en inglés SAS). Al analizar los resultados no se observó diferencias relevantes en el patrón de acumulación, MS (hojas, tallos), MS total, ÁF y producción de grano entre LM y LC. El ÁF fue significativamente mayor en LC a los 67 días después de emergencia (DDE). En el suelo se notaron cambios en la humedad del horizonte 0-5 cm, en la porosidad total a los 30-40 y 40-50 cm, en Da a los 0-5 y 5-10 cm y en el contenido de humedad a capacidad de campo (HCC) del 0-5 y 10-20 cm. Se detectó una relación entre la lámina de agua faltante y la MS total en LM y LC.

Palabras Clave: agua; eficiencia; frijol; labranza; propie dades físicas; Vigna unguiculata L.

Effect of the type of farming on the provision of the water and the growth of kidney bean tuyin a ground mollisol of Venezuela

SUMMARY

The cowpea, Vigna unguiculata L. Walp, is an important crop in Venezuela, and is necessary to evaluate different tillage practices to increase its production, and to improve the soil properties. We evaluated the impact of the minimum tillage (MT) and conventional tillage (CT) in the production of dry matter (DM), foliar area (FA), and crop production of cowpea, variety Tuy, sowed at 0.5 m between rows and 0.05 m between plants in a Mollisol soil of Aragua State, in a completelly randomized block desing, with four repetitions, and the impact in the soil water content until 50 cm of depth during the crop cycle (CC), the soil bulk density, macro- and micro-porosity, total soil porosity and soil infi ltration. The analisis of variance and means test (Tukey a=10%) was done using the Statistical Analysis System (SAS) program. There was a not signifi cant difference in the pattern of DM production of leaves, stem, total DM, foliar area, and grain yield between MT and CT. The FA of the CT there was only signifi cat higher than in MT at 67 days after emergency. In the soil, there was signifi cant differences bewteen MT and CT in the soil water of the 0-5 cm soil layer, in the total soil porosity of the 30-40 and 40-50 cm soil layers, in the soil bulk density of the 0-5 and 5-10 cm soil layers, and in the soil water content at soil capacity in the 0-5 and 10-20 cm soil layers. There was a signifi cant relationship between the water used or missing during the crop cycle and the total DM produced in MT and CT.

Key Words: cowpea; effi ciency; physical properties; tillage; Vigna unguiculata L.; water.

RECIBIDO: junio 17, 2009 ACEPTADO: noviembre 12, 2010

INTRODUCCIÓN

Estudiar el impacto del tipo de labranza en el desempeño del frijol, Vigna unguiculata L. Walp, permite conocer el sistema de labranza más conservacionista que mantenga o mejore las características favorables del suelo y evalúe su incidencia en el desempeño, como rubro de gran importancia agrícola y social en Venezuela. En las comunidades rurales del país se cultiva este rubro como sistemas de producción para la subsistencia y obtienen en esta leguminosa una forma de complementar los requerimientos de proteínas de manera económica. Aparte de poseer un alto contenido de almidón y proteínas; es de ciclo corto, adecuado a las zonas de bajas precipitaciones y resistente a altas temperaturas . Así mismo , Márquez et al. (2003) señalan que en Venezuela el promedio de producción es de 570 kg.ha^-1.

El frijol contiene en promedio 23% de proteínas, 52% de almidón, 25% de aceite y ayuda a suplir estos requerimientos en la población de escasos recursos (Madriz, 1997). Lo indicado destaca el valor estratégico que posee para soportar condiciones adversas de elevadas temperaturas del aire y bajas precipitaciones que acompañan los cambios climáticos globales y que podrían afectar la agricultura en Venezuela.

Ortega (1993) señala que el frijol es la segunda leguminosa más consumida y cultivada en el país, pudiendo ser aprovechada en cultivos asociados, rotación de cultivos y como abonos verdes, permitiéndole al agricultor incorporar nitrógeno atmosférico al suelo de una manera económica, mediante la asociación de este cultivo con bacterias nitrificantes del suelo.

En este sentido, Matos (1987) apunta que una de las ventajas del frijol es que mejora la fertilidad del suelo al aportar entre 30-40 kg.ha^-1 de manera asimilable. Éste, se cultiva en varias regiones y bajo distintos sistemas de producción, que van desde la agricultura de subsistencia hasta la producción empresarial altamente tecnificada y no tiene mayor limitante en el mercado, salvo por el color del grano (Boscan, 1987).

Desde 1959 al 2006, el promedio del rendimiento es de 671 kg.ha^-1 (INIA, 2009), además, normalmente es cultivado en el ciclo norte-verano donde se aprovecha el agua y nutrimentos almacenados en el suelo, luego de la cosecha de los cultivos principales de invierno. Por consiguiente, es usado como cultivo de cobertura y abono verde de gran importancia para la conservación de los suelos (Enciclopedia Agropecuaria Terranova, 1995).

Es notable que la labranza afecta entre otros aspectos las características biofísicas e hidrológicas del suelo, el almacenamiento y capacidad de suministro de nutrimentos y agua del mismo, así como la disposición y tasa de descomposición de residuos de cosecha. Igualmente , incide en las plagas, enfermedades, malezas, asociado a ello, al desarrollo y productividad de los cultivos. En este sentido, Larson (1964), Charreau y Nicou (1971), Terry et al. (1981), Adeoye (1982), Hill y Cruse (1985), Maurya (1986), Coote y Malcolm (1989), entre otros, presentaron cambios en propiedades tales como: Da, macroporosidad, capacidad de almacenamiento de agua, espesor de la capa mecanizada y enraizamiento del cultivo.

En cero labranza, por lo general, la densidad aparente (Da) suele ser mayor en la capa superior del suelo compa rada con los sistemas de labranza convencional (LC). A mayores profundidades, la situación se invierte provocado por la acción directa de los implementos de labranza por debajo de la profundidad a la que ellos roturan el suelo (Coote y Malcolm, 1989).

Singh et al. (1966) en Virginia (EE.UU) demostraron que el método de labranza mínima (LM) en maíz posee varias ventajas sobre el método convencional, entre ellas, señala la superioridad en la conservación de suelo y agua, la minimización de los períodos cortos de sequía , posible reducción de costos de producción, mejora miento y mantenimiento de la estructura del suelo y mayores rendimientos.

Marcano (1988) en un estudio de labranza en la localidad Agua Blanca, estado Portuguesa, encontró que estas prácticas disminuyen y mejoran la relación agua-aire en el suelo, por cuanto la porosidad total depende de la Da. En otros estudios, Moscheler (1972) y Phillips et al. (1980) señalan que en condiciones de mínimo o cero laboreo en comparación con la LC, el contenido de humedad es mayor. Por otra parte, González (1993) indicó en un análisis del impacto de la labranza conservacionista, que la misma muestra un efectivo control sobre la evaporación y en algunos casos incrementa la infiltración y la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo.

El efecto del tipo de labranza en las características del suelo y el desempeño de los cultivos, puede ser evidente en algunas etapas del CC, pero ocasionalmente, éste se hace menos notorio en otras etapas debido a la afluencia de otros eventos que lo “ocultan”. La ocurrencia de precipitaciones puede alterar el impacto que la labranza ocasiona en la capacidad de almacenamiento de agua del suelo que está en el cultivo.

Así mismo, Varco et al. (1989) observan diferencias en el patrón de acumulación de nitrógeno (N) en el cultivo de maíz bajo LM y LC. En LC ocurre una mayor absorción de N hasta la aparición de la inflorescencia femenina, mientras que en LM la absorción más elevada ocurrió en la etapa de llenado del grano, aunque al final no se detectaron diferencias significativas en el N total absorbido entre los dos sistemas de labranza.

Zaffaroni et al. (1991) estudiaron el efecto de diferentes sistemas de labranza (aradura con disco y rastra, labranza manual con camellones y sin camellones, LM con tracción animal y no labranza), sobre el rendimiento y otras características agronómicas del maíz y el frijol, encontrando que los rendimientos de los mismos no fueron afectados de manera importante por los métodos de labranza.

En este trabajo se evaluó el impacto de la LM y LC en la producción de materia seca (MS) del frijol Tuy durante el ciclo del cultivo (CC), la distribución entre los diferentes órganos de la planta, la evolución del área foliar (ÁF), la producción y algunas propiedades físicas en un suelo Mollisol de Maracay.

MATERIALES Y MÉTODOS

Sitio experimental y tratamientos evaluados

El estudio de acumulación de biomasa del frijol Tuy se realizó en el tratamiento de rotación maíz-frijol, sembrado con LM y LC se enmarca dentro de una investigación, la cual se evalúa el efecto de estos tipos de labranza en los sistemas de producción maíz-soya, maíz-frijol y maíz-rastrojo-maíz, en un suelo clasificado como Fluventic Haplustolls, ubicado en el Campo Experimental del CENIAP-INIA, Maracay, estado Aragua a 10º17’ Norte y 67º37’Oeste.

El frijol (segundo cultivo de la rotación maíz-frijol) se sembró en la época norte-verano, sin riego, para evaluar el impacto de LM y LC en características del suelo relacionadas con el almacenamiento y suministro del agua (p.ej. Da, infiltración, capacidad de almacenamiento del agua, entre otros).

Se escogió al azar cuatro de las repeticiones del frijol en cada uno de los tratamientos de LM y LC. Se sembró en las parcelas experimentales una superficie de 50 m2 del frijol, el 23 de noviembre del 2006, a distancia de 0,50 m entre hilera y 0,05 m entre planta, correspondiendo a una densidad de 400.000 plantas.ha^-1.

La LC consistió en la preparación del terreno mediante tres pases de rastra a una profundidad de hasta 20 cm y la LM en un pase de rotativa. En ambos sistemas de labranza se realizó a “coa” la siembra de frijol. Durante el CC se registraron en el sitio experimental las principales características agrocli máticas (temperatura máxima , temperatura mínima del aire y radiación solar) en una base diaria.

En cada uno de los sistemas de labranza evaluados se demostró en los horizontes 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40 y 40-50 cm: contenido de fósforo extraído con bicarbonato de sodio por colorimetría (Olsen et al., 1954); potasio extraído con bicarbonato de sodio por espectrofotometría de absorción atómica; calcio y magnesio en extracto de Morgan (acetato de sodio) aplicando el método anterior; MO por combustión húmeda (Walkley y Black); pH por el método potencio métrico, en una relación suelo -agua 1:2,5; conductividad eléctrica por el método conductimétrico en relación suelo-agua 1:5; distribución de tamaño de partículas por Bouyoucos, todos ellos como lo refiere Gilabert et al. (1990).

Durante el estudio se realizaron tres aplicaciones del insecticida Lannate en dosis de 30 cc por cada 16 l de agua a 22 y 36 días después de la siembra (DDS) y se realizó el control de maleza de manera manual.

Determinación del contenido de humedad y propiedades físicas del suelo

La determinación del contenido de humedad se realizó en ocho períodos durante el ciclo del cultivo (al momento de la siembra, a los 12, 18, 27, 36, 46, 53 y 60 DDE), a 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40 y 40-50 cm de profundidad. En cada una de las repeticiones de LM y LC, en la fecha y profundidades indicadas, se tomó una muestra compuesta, luego se colocaron en estufa a 105 °C hasta su peso constante (Pla, 1977).

La evaluación de Da, macro y microporosidad e infiltración, se efectuó después de la cosecha, en muestras no disturbadas con dos reproducciones en cada una de las repeticiones de LM y LC, utilizando un muestreador tipo Uhland con cilindro de aluminio de 4,7 cm de diámetro y 5 cm de altura, como lo indica Pla (1977) en los diferentes horizontes.

Así mismo, se analizaron los contenidos de humedad a 1/10 y 15 Bar de succión, los cuales representan los contenidos de humedad a capacidad de campo (HCC) y humedad en el punto de marchites permanente (HPMP) como lo sugiere Pla(1977).

Para la determinación del agua faltante acumulada durante el CC, se utilizó la contenida en el perfil del suelo al inicio y final de cada período y la lámina de lluvia en el período de estudio. En el término de agua faltante se incluye la consumida por el cultivo, la evaporada directamente desde la superfi cie del suelo y la que se pierde por escorrentía y lixiviación, como lo sugiere Jones (1996).

Determinación de la producción de materia seca, área foliar y rendimiento

Durante el CC se analizó la producción de MS aérea (hojas, tallo, y frutos) a los 12, 18, 27, 36, 46, 53, 60, 67 y 74 DDE y la producción de grano al final del mismo.

En cada muestreo se cosechó el material presente en un metro de hilera en los hilos de tres a ocho de cada parcela . Éste, fue separado en hojas, tallos, vainas y granos; se colocó en estufa a 65 ºC hasta peso constante.

Para el ÁF y la MS se seleccionaron dos plantas en cada uno de los muestreos indicados (12, 18, 27, 36, 46, 53, 60, 67 y 74 DDE). El ÁF se determinó mediante el equipo Escaner Delta-T Scan en el Laboratorio de Ecofisiología del Área de Recursos Agroecológicos del INIA-CENIAP, una vez calculada las hoja s, fueron colocadas en estufa a 65 ºC para la determinación de la MS.

El cálculo del rendimiento del frijol en cada uno de los tratamientos de labranza, se realizó mediante la cosecha de 6 m en las hileras cinco y seis; se evaluó la MS aérea total (tallo y hojas) y la producción del grano.

Análisis estadístico

Se realizó un análisis de varianza con la ayuda del programa estadístico Statistical Analysis System (SAS, 1998), empleando los procedimientos general linear methods (GLMs), promedios (Means) y regresión (Reg). Para la prueba de Media se empleó Tukey (a=10).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Figura 1 se indican las temperaturas máximas y mínimas del aire, radiación solar y precipitación diaria, durante el CC, los 15 mm ocurrió en los primeros 15 d; los 4 y 6 mm entre los 15-30 y 30-60 d, respectivamente. Estos resultados sugieren que el cultivo dependió del agua almacenada en el suelo.

FIGURA 1. Temperatura máxima y mínima del aire (A), precipitación (B) y radiación solar (C), durante el ciclo del cultivo.

En el Cuadro se presenta los resultados de fertilidad del suelo (P, K, Ca, Mg, %MO), demostrando que poseen de media a elevada capacidad de suplencia de nutrimentos, característico de estos suelos aluviales del orden Mollisol, además, demuestran niveles bajos de conductividad eléctrica, revelando que no existen problemas de salinidad en el mismo.

CUADRO. Principales propiedades químicas y de fertilidad del suelo donde se evaluó el frijol sembrado en labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

Los valores son promedio de las repeticiones por horizontes.

Los datos de temperatura, especialmente la mínima que ocurre por la noche, luego de los 40 d cuando se inicia la floración, fueron inferiores a 27 °C siendo limitantes en esta etapa según lo señala Hall (2004), donde los rendimientos se reducen hasta un 50%.

Producción de MS total y distribución en órganos de la planta durante el ciclo del cultivo en los diferentes sistemas de labranza

No se observó diferencia significativa en la acumulación de MS en hojas, tallos y MS total entre LM y LC en los muestreos durante el CC. La excepción se encontró en la MS en hojas a los 27 DDE y LC fue mayor (100,95 kg.ha^-1) que en LM (68,8 kg.ha^-1).

En la Figura 2 se muestra la acumulación de MS en órganos de la planta, durante el CC, prome diado entre los tipos de labranza. Se observa que en las hojas ocurrió un incremento de MS hasta los 60 DDE donde alcanzó su máximo valor (248,2 kg/MS ha^-1), destacando que la MS a los 46 DDE (182,4 kg/MS ha^-1) fue estadísticamente similar al alcanzado a los 60 DDE, sugiriendo que la acumulación de MS de hojas logró valores cercanos al máximo en ese período.

FIGURA 2. Acumulación promedio de materia seca en hojas, tallos, frutos y total durante el ciclo del cultivo del frijol.

La acumulación de MS en el tallo tuvo un comportamiento similar al indicado para la hoja donde la máxima ocurrió a los 60 DDE (391,1 kg/MS ha^-1); contrariamente, la MS en el fruto se incrementó desde los 53 hasta los 67 DDE. Por otra parte, hasta los 36 DDE la MS en las hojas fue ligeramente superior que en los tallos, pero a partir de los 46 DDE la situación se revierte al fi nal del CC, observándose diferencias estadís ticas a los 36 DDE.

Además, la acumulación de MS total reflejó que el máximo ocurre a los 67 DDE (1.063,1 kg/MS/total ha^-1), aún cuando este valor fue similar al obtenido a los 60 DDE (880,1 kg/MS ha^-1). El relevante incremento de la MS total entre 53 y 67 DDE, se debe en parte a la MS del tallo y fruto, y en menor proporción a la MS de la hoja.

Por consiguiente, la acumulación relativa de MS en cada muestreo con respecto a la máxima observada durante el CC para LM y LC (Figura 3), indicó que hasta los 53 DDE se depositó el 44,2 y 46,3% de la MS total en LM y LC, respectivamente. En este sentido, a los 60 DDE fue de 74,8 y 90,8% para los mismos tipos de labranza, evidenciándose que en un lapso de 7 d (desde 53 hasta 60 DDE) se acumuló el 30,6 y 44,5%. Así mismo, en el período entre 60 y 67 DDE se recolectó el 25,2 y 9,2%, desde 53 hasta 67 DDE el 55,8 y 53,7% de la MS total acumulada durante el CC para LM y LC.

FIGURA 3. Distribución relativa de materia seca total durante el ciclo del cultivo en labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

El patrón acumulación de MS total coincide con el plantamiento de Fageria et al. (1990) para frijol, donde observaron que a los 43 DDG se depositó alre dedor del 51% y entre los 43 y 56 DDG cerca de 40%. Por otra parte, Jacquinot (1967) encontró que en las variedades del frijol Tuy de ciclo corto, a los 38 y 57 DDS se había almacenado en un promedio de 8 y 35% de la MS, resultando un incremento a los 58 d, asociado al aumento de la misma en tallos y frutos.

Es importante destacar, que el mejora miento de la producción del cultivo para ese período de gran acumulación de MS y frutos, se debe proveer al cultivo nutrimentos y agua adecuadamente. De igual manera, Hall (2004) señala que la producción de frijol en plantas afectadas en la acumulación de MS y AF por estrés hídrico, previo a la floración, depende de la actividad fotosintética que se realiza durante y después de la fl oración , por cuanto el suministro adecuado de nutrimentos y agua podría contribuir al incremento de la MS.

En otros trabajos, Craufurd y Wheeler (1999) presentan para algunas variedades del frijol evaluadas una significativa correlación entre la MS acumulada en los períodos de floración, madurez y producción de grano, señalando que aproximadamente el 70% está dirigida hacia el grano .

Del análisis de distribución y acumulación de la MS en los diferentes órganos de la planta durante el CC, no hubo diferencias entre LM y LC. En promedio la MS en las hojas y tallos alcanzó el máximo a los 60 DDE, evidenciando que en las hojas es más rápida que la relativa en tallos durante el ciclo del cultivo. A los 53 DDE se recolectó cerca del 81% de MS de las hojas y 66% en tallos, mientras que en ese período se produjo 46% de la MS total en LM y LC.

En este sentido, se sugiere que la acumulación de MS en las hojas, normalmente es más rápida que en los otros órganos de la planta y la producida a los 53 DDE se orienta mayormente a frutos y en menor proporción a tallos y hojas.

Producción del frijol Tuy cultivado bajo labranza mínima y labranza convencional

En relación a la producción del grano no se detectaron diferencias significativas entre LM y LC (Figura 4) y los rendimientos obtenidos fueron inferiores a los reportados para esta variedad por Scavo (1999). Otros estudios de caracterización del frijol en Colinas del Guárico, estado Guárico (Gutiérrez et al., 2001) obtuvo rendimientos de 1.895 y 1.732 kg.ha^-1 en cero labranza y sistema convencional. De igual manera, Flores et al. (2005) en evaluación de variedades del frijol cultivado en Maracay, estado Aragua, reportaron rendimientos entre 1.127 y 1.606 kg.ha^-1. Igualmente , Márquez et al. (2003) presentaron sus estudios de evaluación sobre el efecto de la aplicación de “mulch” y fertilización fosfórica en el rendimiento del frijol.

FIGURA 4. Producción de grano en frijol cultivado bajo labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

Los bajos rendimientos obtenidos en esta investigación, se deben, entre otros factores, al déficit hídrico en gran parte del CC producto del bajo o casi nulo suministro de agua por precipitaciones y elevadas temperaturas, debido a los contenidos de humedad en todos los horizontes del suelo cercanos o por debajo de la HPMP, hasta los 50 cm de profundidad (Figura 1).

Dinámica del área foliar durante el ciclo del cultivo

En la Figura 5 se presenta la evolución del ÁF durante el CC para LM y LC. En ambos sistemas de labranza se demuestra un patrón bastante similar hasta los 46 DDE. En el período entre los 12 y 27 DDE el ÁF se incrementa casi de manera lineal alcanzando un nivel más o menos constante durante el fi nal del ciclo en LM, a 46 DDE en LC. En LC el ÁF logró el máximo entre los 46 y 53 DDE. Sin embargo, superó de manera significativa (Tukey a=10%) los valores de LM a los 67 DDE (0,008480 y 0,011628 m2 en LM y LC, respectivamente).

FIGURA 5. Dinámica del área foliar en labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC).

El ÁF luego de los 46 DDE en LC, permaneció casi inalterable, pudiéndose asociar al incremento en el contenido de humedad del suelo y a una menor Da en los horizontes 0-5 y 5-10 cm, observándose semejanza en LM, pero, presentado una mayor Da.

El máximo de ÁF obtenido en LC coincide con Craufurd (1996), quien demostró que ocurrió a los 7 d luego de la floración, declinando rápidamente. Por otra parte, Alves et al. (2002) señalaron que normal mente esto ocurre entre los 45 y 60 DDS.

Impacto del tipo de labranza en propiedades del suelo y relación con parámetros del cultivo

En las Figuras 6 y 7 se presenta la lámina de agua en los diferentes horizontes del suelo durante el CC para LM y LC. Las muestras utilizadas concluyen que en relación a la lámina total de agua acumulada entre 0 y 50 cm, en el perfil del suelo no se detectaron diferencias entre ambas labranzas.

FIGURA 6. Lámina de agua total en horizontes en el perfil del suelo para labranza mínima.

FIGURA 7. Lámina de agua total en horizontes en el perfil del suelo para labranza convencional.

En relación al contenido de humedad de los diversos horizontes (Figuras 8 y 9) no se observaron diferencias significativas entre LM y LC, a excepción del momento de la siembra y a los 46 DDE en el horizonte 0-5 cm, que fue significativamente superior en LM.

FIGURA 8. Dinámica del contenido de humedad volumétrica (HCC y HPMP) en los diferentes horizontes en el perfil del suelo durante el ciclo del cultivo en labranza mínima (LM).

FIGURA 9. Dinámica del contenido de humedad volumétrica (HCC y HPMP) en los diferentes horizontes en el perfil del suelo durante el ciclo del cultivo en labranza convencional (LC).

En el análisis de la dinámica del contenido de humedad, se observó su disminución en todos los horizontes y en ambos sistemas de labranza de manera continua hasta los 46 DDE, incrementándose luego, debido a la ocurrencia de lluvias (Figura 8 y 9), continuando su descenso hasta el final del CC. Es probable que este aumento en el horizonte 10-20 cm en LC (asociado a la presencia de lluvias entre 46 y 56 DDE, contrario a lo observado en LM donde fue menos evidente el aumento) se debió a que el suelo presenta menor Da en los horizontes 0-5 y 5-10 cm y a una elevada tasa de infiltración; permitiendo más flujo de agua a mayor profundidad, como se demuestra en el análisis de las propiedades físicas del suelo.

Es evidente que el contenido de humedad en los horizontes 0-5 y 5-10 cm es más bajo que en los 50 cm de profundidad. En general, éste disminuyó en la medida que se penetra en el perfil del suelo siguiendo el orden: 0-5 <5-10 <10-20 <20-30 <30-40 <40-50 cm. Esta situación puede deberse al consumo de agua de la planta a través del sistema radicular, evaporación directa desde el suelo y movilización por capilaridad de los horizontes inferiores hacia los superiores, en la medida que el agua es consumida por evapotranspiración.

En relación a la influencia del contenido de humedad del suelo en el desempeño del cultivo (Figuras 8 y 9), se presentan la evolución volumétrica de la misma durante el CC en los diferentes horizontes en LM y LC, comparándose con el contenido de HCC estimado a una succión de 1/10 de bar y la HPMP valorada a 15 bar de succión .

En general, el contenido de humedad en LM y LC de los horizontes 0-5, 5-10 y 10-20 cm se mantuvo entre HCC y HPMP durante los primeros 18 y 53 DDE. Por otra parte, los horizontes 20-30, 30-40 y 40-50 cm en este contenido se mantuvo a los 27 y 53 DDE por un período más prolongado.

Lo antes indicado sugiere que el agotamiento diferencial del agua en los horizontes entre 0-20 y 20-50 cm puede deberse, entre otros factores , al patrón de crecimiento o exploración del suelo por el sistema radicular.

En un análisis del patrón de desarrollo del sistema radicular en el frijol que saldrá publicado en otro estudio , fue evaluado en LM y LC (data no mostrada) indicando que a los 14, 20, 27 a 46, 53 y 60 DDS había explorado los horizontes 0-5, 0-5 y 5-10 a 20, 30 y 40 cm, respectivamente. Por otra parte, el cultivo logró alcanzar el final del ciclo de crecimiento y mostró producción de granos, reflejando la capacidad de adaptarse a condiciones de estrés hídrico (Hall, 2004).

Relación entre la producción de materia seca y el consumo de agua

En la Figura 10 se presenta la relación entre la producción de MS total, la lámina de agua faltante durante el CC para LM y LC, así como, los dos sistemas de labranza evaluados de manera conjunta . De la misma forma, se observó que un modelo de regresión cuadrático, que expresa el 80, 69 y 70% la variación de la MS producida en LM, LC y el análisis de la información de forma conjunta. Igual mente, Adekalu y Okunade (2006) demostraron que en el frijol existe una relación lineal significativa entre producción y lámina de agua utilizada para diferentes sistemas de labranza, además, indican que la eficiencia de utilización del agua faltante es más elevada en LC y labranza reducida que en LM y labranza manual.

FIGURA 10. Relación entre la lámina de agua faltante y producción de la materia seca (MS) en: A) labranza mínima (LM); B) labranza convencional (LC); C) cuando se considera ambos sistemas de manera conjunta.

En la Figura 11 se presenta el índice de eficiencia de uso de agua en diferentes períodos durante el CC . Éste, se calculó mediante la división de la MS producida en un tiempo determinado entre la lámina de agua faltante en el suelo, similar a lo indicado por Jones (1996).

FIGURA 11. Índice de eficiencia de uso de agua en diferentes períodos durante el ciclo del cultivo.

En general, se observó que el índice fluctuó entre 1,15 y 4,6 en los primeros 36 DDE e incrementó entre 13,2 y 27,3 kg MS.mm^-1 agua faltante. Los valores más elevados ocurrieron después de la floración debido a que la mayor cantidad de MS producida corres ponde con la formación del fruto y la mayor eficiencia por unidad de lámina de agua faltante, luego a los 36 DDE se confirma lo indicado por Hall (2004) quien señaló que plantas severamente afectadas por el estrés hídrico perdieron notablemente el ÁF y MS. En relación a las plantas bien regadas, produjeron similar cantidad del grano cuando se les restableció el suministro de agua, indicando que la producción del grano depende en gran parte de la fotosíntesis que ocurre luego de la floración.

Además, Hulugalle y Lal (1986) señalaron eficiencias del uso del agua para frijol sembrado en monocultivo o intercalado entre hileras con maíz (entre 0,5 y 2,1 kg.ha-1.mm^-1 agua) en condiciones de sequía y régimen de humedad favorable, respectivamente.

Por su parte, Detar (2009) presentó cifras de 0,93 kg.m^-3 el 2005 y 0,75 kg.m^-3 en el 2007, para la producción del frijol, que es equivalente a 9,3 y 7,5 kg MS.mm^-1 agua, siendo del mismo orden de magnitud a los valores demostrados.

Así mismo, Ismail y Hall (1993) reportaron eficiencia de uso de agua por frijol cosechada a floración en condiciones de buen suministro de humedad que oscilan entre 3,56 y 5,38 g MS.kg^–1 agua, estos niveles son ligeramente superiores a los obtenidos en este trabajo, donde la floración (46 DDE) fue de 2,26 y 2,33 g MS.kg^-1 agua (datos no mostrados).

En otros estudios de evaluación de sistemas de producción que incluyen el frijol y el maíz sembrados intercalados o como monocultivos, realizado por De Barros et al. (2007) quienes demostraron valores de eficiencia de uso de agua en la producción de biomasa total promedio entre años, de 1, 43 g.l^-1 que corresponde a 1,43 kg MS.mm^-1, reflejando la misma magnitud los resultados obtenidos en este estudio en las etapas iniciales del CC.

En la Figura 12 se muestran los valores para: macroporosidad, microporsidad, porosidad total, Da, infiltración, HCC y HPMP por horizontes en LM y LC. En la macroporosidad no hubo disimilitudes, en el caso de microporosidad se observaron diferencias significativas a los 30-40 cm (33,7 y 37,7%, respectivamente). En cuanto a la porosidad total, los valores fueron a los 30-40 cm (45,6-51,2%) y 40-50 cm (45,6-50,2%). Para ambos casos fue mayor en LC.

FIGURA 12. Algunas características físicas e hidrofísicas en diferentes horizontes del suelo bajo labranza mínima (LM) y labranza convencional (LC) en Maracay.

En los horizontes la Da presentó diferencias significativas entre 0-5 (1,46 y 1,33 g.cm-1) y 5-10 cm (1,56 y 1,48 g.cm-1), igualmente, la infiltración no evidenció cambios estadísticamente importantes cuando se evaluó a través de los horizontes entre LM y LC. En los 0-5 y 5-10 cm la infiltración fue más elevada en LC, mientras que entre 10 y 30 cm se elevó en LM y por debajo de ellos, fueron similares en LM y LC. Finalmente, no se observó diferencias para el HPMP, aunque en la HCC se registraron en los horizontes 0-5 (39,0-35,3%) y 10-20 cm (35,9-41,8%).

CONCLUSIONES

- No se observó efecto del tipo de labranza en el patrón de acumulación y cantidad de MS y solo fue evidente en el ÁF que fue más elevado en LC a partir de los 53 DDE, posiblemente asociado a la escasa disponibilidad de agua durante el CC.

- Una gran proporción (aproximadamente 55%) de la MS total del frijol se acumuló en un período corto, luego de la floración, sugiriendo que para mejorar la producción del cultivo se debe evaluar el impacto de la suplencia de agua y nutrimentos en ese período.

- Se evidenció el impacto del tipo de labranza en algunas de las características de los horizontes en el perfil del suelo. El contenido de humedad del horizonte 0-5 cm en el momento de la siembra y a los 46 DDE fue superior en LM que en LC, mientras que en LC se observó una mayor proporción de macroporos a los 30-40 y 40-50 cm y de microporos en el horizonte 30-40 cm en relación a LM.

- La Da de los horizontes 0-5 y 5-10 cm y el contenido de HCC (1/3 de bar) del horizonte 0-5 cm fue más elevado en LM que en LC, mientras que en el horizonte 10-20 cm la HCC fue mayor en LC.

- La producción de MS total se relacionó significativamente con la lámina de agua faltante durante el CC.

- El índice de eficiencia de uso del agua fue bajo en las etapas iniciales del CC, pero el mismo se incrementó luego de la floración y formación del fruto coincidiendo con el período de mayor tasa de acumulación de MS.

- Se recomienda realizar estos estudios en condiciones de riego y en otras localidades con diferentes tipos de suelo y clima donde se siembre frijol.

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Efecto de la fuente de carbono sobre la organogénesis y embriogénesis somática en cacao. Análisis citogenético

Giovanna F. Santana M.*, Rosalía Velásquez S.* y Jonás Mata*

*Profesores. Universidad Central de Venezuela. Maracay, estado Aragua. Venezuela. E-mail: santanagiovanna@gmail.com, velasquezr@agr.ucv.ve, matajonas@yahoo.com

RESUMEN

Con el propósito de obtener un protocolo para la inducción de callos y embriones somáticos (ES) in vitro de cultivares de cacao, Theobroma cacao L., venezolano: OCUMARE-61, OCUMARE-67, CHORONÍ-42, GUASARE-133, CHUAO-2, SANTA CRUZ DE LA VEGA-6 y SANTA CRUZ-10, se utilizó el cultivo de anteras y pétalos en medio de DKW, empleando tres fuentes de carbono (FC): glucosa , fructosa y sacarosa, bajo un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial 3x7. Se seleccionaron botones florales de 1,5 a 2 mm de longitud con microsporas en tétradas y se trataron previamente a 12±2 °C por 48 h. Para la inducción de callos y masas proembrio génicas se adicionaron agua de coco y amino ácidos. Los resultados obtenidos en porcentaje de explantes abultados, necrosados, inducción de callos y nivel de ploidía se analizaron mediante las pruebas Kruskal y Wallis. En este trabajo fue difícil lograr callos en ambos explantes y la respuesta varió con los genotipos y las FC. Los estudios histológicos determinaron callos organogénicos para algunos genotipos, pero sólo se observó la formación de raíces a partir de anteras de OCUMARE-61 y pétalos de CHUAO-2 en medio con sacarosa. La embriogénesis somática ocurrió a partir de pétalos de SANTA CRUZ-10 con glucosa. El conteo cromosómico determina que las raíces provenientes de anteras tenían carga genética haploide (2n=X=10), lo que indica la viabilidad de obtener insvitro plantas monoploides de cacao, evaluando así el efecto que tienen diferentes factores de tipo físico y químico sobre la respuesta organogénica de inducción de brotes en cacao.

Palabras Clave: anteras; haploides; in vitro; pétalos; Theobroma cacao L.

Carbon source effect on cacao organogenesis and somatic embryogenesis. Citogenetic analysis

SUMMARY

The culture of anthers and petals in vitro has been used in this research in order to get a protocol to induce callus formation and somatic embryogenesis in seven venezuelan cacao, Theobroma cacao L., cultivars: OCUMARE-61, OCUMARE-67, CHORONÍ-42, GUASARE-133, CHUAO-2, SANTA CRUZ DE LA VEGA-6 and SANTA CRUZ-10, using DKW media and three different carbon sources: glucose, fructose and sucrose. The randomized desing in a factorial arrangement 3x7 was used. Floral buds of 1.5 to 2 mm of length with microspores in tetrad stage were selected and treated at 12 °C for 48h. To callus and proembriogenic masses development, coconut water and aminoacids respectively was added in culture medium. The results of percentage of expanded explants, necrosis, callus induction and ploidy level were analyzed through Kruskal and Wallis test. In this research, callus formation was diffi cult for both explants and responses varies with cultivars and carbon source. Histological analysis allowed to establish the formation of organogenic callus in some cultivars, but only OCUMARE-61 anthers and CHUAO-2 petioles growing in media supplemented with sucrose, root formation was observed. Somatic embryogenesis was formed from SANTA CRUZ-10 petioles with glucose. The chromosomal analysis of roots revealed haploid number (2n=X=10), indicating the viability to obtain haploid cocoa plants through the anther culture technique, so it is important to study the effect of the physical and chemical factors may have under the induction of shoots and roots of cocoa somatic embryos.

Key Words: anthers, haploid; in vitro; petals; Theobroma cacao L.

RECIBIDO: noviembre 19, 2008 ACEPTADO: enero 19, 2011

INTRODUCCIÓN

El cacao, Theobroma cacao L., es una planta de la familia Sterculiaceae del orden Malvaceae (Whitlock et al., 2001) que contiene 22 especies, siendo el cacao el más importante en el mercado (Rondón y Cumaná, 2005) que al procesar la semilla se elabora el chocolate y otros productos comerciales.

La calidad de esta especie se determina por las características físicas del grano y por su sabor (Graziani, 2000). La desmejora en las plantaciones originó bajos volúmenes de producción y disminución progresiva de la calidad del cacao venezolano (Pinto, 1997).

En la actualidad, los sembradíos de cacao en el país están formados por árboles de avanzada edad y bajo rendimiento, influyendo en la pérdida de los atributos del producto . Los programas de mejoramiento genético del cultivo se mostraron afectados no sólo por estos factores , sino, por la alta variabilidad genética encontrada en las plantaciones, aunado a las características botánicas del cultivo, limitando la propagación de la especie a través de las técnicas convencionales y modernas.

En consecuencia, los nuevos enfoques de las investigaciones se orientan hacia la optimización de los genotipos venezolanos, empleando técnicas de cultivo in vitro, con la finalidad de desarrollar protocolos de propagación masiva de plantas de cacao de alta calidad.

La importancia de la obtención de plantas haploides radica en los programas de mejoramiento genético de este cultivo, porque con el método tradicional, el desarrollo de variedades, híbridos y líneas promisorias duraría entre 30 y 40 años, mientras que aplicando técnicas de cultivo in vitro podría reducirse el tiempo a la mitad (Ascanio y Arcia, 1994).

Las técnicas convencionales de propagación del cacao fueron ineficaces y costosas debido a la arquitectura dimorfa del árbol y el predominio de ramas plagiotrópicas. Una de las ventajas del cultivo de tejidos es posibilitar la propagación asexual y de forma rápida plantas uniformes con rasgos genéticos valorados. Además , para el cacao, la embriogénesis somática ofrece un sistema de producción de clones con arquitectura dimorfa normal y un sistema radical fuerte (Maximova et al., 2002).

El mejoramiento de los clones existentes y la renovación de viejas plantaciones de los campos venezolanos, planteó la necesidad de inducir embriones somáticos (ES) a partir de anteras y pétalos, que pudieran utilizarse para la propagación de genotipos valiosos. Además, los ES obtenidos por cultivo de anteras, permitirían producir plantas haploides, para incluirse en los programas de mejoramiento genético de esta especie y lograr líneas o híbridos de alta calidad.

MATERIALES Y MÉTODOS

Esta investigación se realizó en el laboratorio de cultivo de tejidos del Centro de Investigaciones en Biotecnología Agrícola (CIBA) de la Universidad Central de Venezuela , Facultad de Agronomía, Maracay, estado Aragua. En estudio previo, se evaluó el efecto del tamaño del botón fl oral y shock térmico sobre la androgénesis del cacao (Santana et al., 2007), permitiendo establecer el cultivo de anteras en botones comprendidos entre 1,5 a 2 mm como óptimos, que fueron preservados a temperatura de 12±2 ºC por 48 h en nevera, por cuanto poseían microsporas en estado uninucleado en mayor proporción . De estos botones se extrajeron los pétalos para el cultivo in vitro.

Se emplearon los genotipos: OCUMARE-61 (g1), OCUMARE-77 (g2), CHORONÍ-42 (g3), GUASARE-133 (g4), CHUAO-2 (g5), SANTA CRUZ DE LA VEGA-6 (g6) y SANTA CRUZ-10 (g7) y se trataron con tres diferentes fuentes de carbono (FC): glucosa, fructosa y sacarosa, bajo un diseño aleatorizado con arreglo factorial 3x7. Se establecieron 21 tratamientos con cinco repeticiones y la unidad experimental se conformó por un botón fl oral (cinco explantes) por cápsula de Petri.

Antes del transplante, los botones fueron lavados con solución jabonosa y de cloro comercial 30% por 10 min y con agua destilada, posteriormente, bajo cámara de flujo laminar, se cortaron en el extremo axial con la finalidad de extraer las anteras y los pétalos.

Los explantes se implantaron por separado en el medio de cultivo siguiendo el protocolo descrito por Maximova et al. (2002), con modificaciones en la cantidad de la FC utilizada (80 g.l^-1) y concentración de Tidiazurón por tipo de explante (0,005 mg.l^-1 para pétalos y 0,5 mg.l^-1 para anteras).

Para el crecimiento de los callos, el medio se suplementó con 2,4-D (2 mg.l^-1), kinetina (0,3 mg.l^-1) y agua de coco (50 ml.l^-1) y transcurridas cuatro semanas , se transfirió al medio básico DKW (Driver y Kuniyuki, 1984), sin reguladores de crecimiento. Para inducir las masas proembriogénicas se empleó el DKW suplementado con 0,3 g.l^-1 de KNO3 y aminoácidos bajo condiciones de luz fluorescente a 25±2 ºC, para su desarrollo, el DKW con 0,2 g.l^-1 de KNO3 y 0,9 mg.l^-1 de bencilaminopurina (6-BA).

Se evaluó el porcentaje de explantes abultados a los 7 días de implantación (DI); y a los 85 DI, porcentaje de inducción de callos , porcentaje de explantes necrosados por genotipo y FC utilizada.

Para las observaciones anatómicas se tomaron callos a los 125 DI de cultivo, a objeto de constatar la formación de ES. Se fijaron las masas proembriogénicas en una solución de FAA 70%, se deshidrataron en una serie ascendente de etanol-terbutanol por 3 h en cada concentración , luego se empaparon con parafina para cortarlos con un micrótomo en secciones de 10 μ. En la tinción se empleó el contraste de Safranina-Fast Green y se realizó el montaje permanente con bálsamo de Canadá.

En la determinación de los niveles de ploidía se tomaron puntas de raíces de aproximadamente 1 cm de longitud, previamente tratados con paradiclorobenceno en solución acuosa saturada, a temperatura ambiente por 3 h y lavado tres veces con agua destilada estéril por 5 min cada uno.

La fijación se realizó dejando las muestras toda la noche en solución Carnoy (etanol: ácido acético; 3:1), seguido de dos lavados con etanol al 70% por 10 min cada uno y sometiéndolos a una hidrólisis en HCl 1N por 7 min a 60 °C, por último, se lavaron tres veces con agua destilada estéril por 5 min cada uno. La tinción se realizó con el reactivo de Schiff (2 g de Fucsina básica/400 ml^-1 de agua destilada a 100 °C).

Finalmente, las raíces se colocaron en un portaobjeto con la ayuda de una varilla de vidrio, se aplastaron y se observaron bajo el microscopio de luz.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La primera respuesta callogénica se detectó una semana después de la implantación, por el aumento en el tamaño de las anteras y bases de los pétalos, coincidiendo con Velásquez (2005) para cultivares de cacao venezolanos.

Las evaluaciones estadísticas mostraron una influencia significativa de las FC sobre el abultamiento en las anteras (P=0,0002), observándose, superiores efectos con el uso de sacarosa. Sin embargo, en los pétalos no se evidenciaron diferencias significativas por la FC empleada (P=0,6532), aún cuando el efecto genotípico fue marcado (P=0,0000) (Cuadro 1), con avances en SCLV-6, CHU-2 y OC-61.

CUADRO 1. Resultados estadísticos para abultamiento en anteras y pétalos de cacao, empleando glucosa, fructosa y sacarosa , como fuentes de carbono y siete genotipos de cacao venezolano.

Prueba de Kruskal y Wallis.

Estos resultados, demostraron que inicialmente los explantes estuvieron asociadas tanto a las FC como a los genotipos empleados, coincidiendo con lo señalado por López- Baez et al. (2000); Velásquez et al. (2006) sobre variables evaluadas in vitro.

A los 14 DI de cultivo se evidenció un cambio en la coloración de las anteras para los genotipos SCLV-6 (g6), CHU-2 (g5) y OC-61 (g1), presentándose hialinos, amarillo-naranja y naranja, respectivamente; para el caso de los pétalos la respuesta fue más tardía.

El total de anteras y pétalos necrosados a los 58 DI fue de 50,31 y 48,79%, respectivamente, observándose mayor necrosis cuando los explantes se cultivaron en medio con glucosa y sacarosa. Sin embargo, el análisis estadístico no arrojó diferencias (anteras: P=0,6084; pétalos : P=0,8546), indicando que bajo las condiciones de experimentación la FC (Cuadro 2) no generó efecto sobre esta variable, ni los genotipos utilizados (anteras: P=0,0932; pétalos: P=0,0887).

CUADRO 2. Resultados estadísticos para la necrosis en anteras y pétalos de cacao, empleando glucosa, fructosa y sacarosa , como fuentes de carbono y siete genotipos de cacao venezolano.

Prueba de Kruskal y Wallis.

En general, la mayoría de explantes necrosados en diferentes genotipos de cacao para este estudio no formaron callos, probablemente por el efecto inhibitorio que presentaron los compuestos fenólicos sobre el crecimiento de los tejidos. Esto coincide con González et al. (2005), quienes señalaron que la disminución en el proceso de inducción de callos en café (Coffea arabica L.) fue producto de una asociación de estos compuestos con proteínas que inhiben el crecimiento.

Formación de callos

En los pétalos, la formación de callos se evidenció en el medio del cultivo a los 10 DI, mientras que en anteras fue a los 5 DI, ambas con un bajo porcentaje de inducción bajo. Aún cuando la prueba estadística no detectó diferencias ocasionadas por las FC (anteras: P=0,3398; pétalos : P=0,2639) en el medio de cultivo (Cuadro 3) que fue suplementado con fructosa, no ocurrió la formación de callos en ninguno de los genotipos evaluados (Figura 1).

CUADRO 3. Resultados estadísticos para la inducción de callos en anteras y pétalos de cacao, empleando glucosa, fructosa y sacarosa , como fuentes de carbono y siete genotipos de cacao venezolano.

Prueba de Kruskal y Wallis.

FIGURA 1. Porcentaje de inducción de callos general a partir de explantes fl orales de genotipos de cacao venezolano .

La nula discriminación de la prueba estadística para este parámetro podría ser explicado por las pérdidas de materiales debido a la contaminación (datos sin reportar) que no se compensaron por el número establecido de repeticiones al incrementar el error experimental y enmascar los resultados obtenidos, señalando así, que aquellos explantes abultados no son potenciales a formar callos.

Se evidenció que para las anteras los únicos genotipos que reaccionaron fueron CHO- 42 (1,57%) y OC-61 (1,57%) con el tratamiento de sacarosa, seguido del genotipo OC-77 (0,31%) con glucosa, aún cuando la respuesta obtenida fue baja, lográndose un sólo callo. Para los pétalos, la formación tuvo el mismo comportamiento , reaccionando SC-10 (1,73%) y OC-61 (1,04%) en medio con glucosa y SCLV-6 (1,38%) y CHU-2 (1,04%) en el suplementado con sacarosa (Figura 2).

1) OCUMARE- 61; 2) OCUMARE-77; 3) CHORONÍ-42; 4) GUASARE-133; 5) CHUAO-2; 6) SANTA CRUZ DE LA VEGA-6; 7) SANTA CRUZ-10.

FIGURA 2. Porcentaje de inducción de callos de cada uno de los genotipos de cacao venezolano en función al tipo de fuente de carbono empleado. A. Anteras; B. Pétalos.

Los callos de SC-10 se oxidaron después de 48 d de cultivo, posiblemente ocasionado por la activación del mecanismo fisiológico de defensa, con la finalidad de contrarrestar los factores estresantes producto de las condiciones in vitro, así como a la naturaleza de los explantes de cacao de generar compuestos fenólicos (Alemanno et al., 1996).

La mayoría de los callos obtenidos en esta investigación presentaron marcada heterogeneidad, mostrando zonas lisas necrosadas y diferentes texturas, igualmente , estructuras cristalinas: globulares, alargadas rectas y alargadas bifurcadas (Figura 3), parecidas a las fases de desarrollo de los ES; las mismas se asemejaron a las descubiertas por Chanatásig (2004) en genotipos forasteros. No obstante , en ese estudio los análisis histológicos realizados en este tipo de callos indicaron que no eran embriogénicos .

FIGURA 3. Heterogeneidad morfológica en callos no embriogénicos obtenidos a partir de explantes florales de cacao venezolano. A. Callo con estructuras globulares en algunos casos similares a la forma de torpedos ; B. Callo con estructuras alargadas bifurcadas; C. Callo con racimos de estructuras alargadas .

Sin embargo, para los otros callos diferentes a esta descripción , se detectó la presencia de células embriogénicas y no embriogénicas, donde éstas, se caracterizaron por ser alargadas, agrupadas en cadena de pared celular delgada, citoplasma poco denso y núcleo inconspicuo, en contraste, las células embriogénicas se presentaron en conglomerados celulares redondeados de pared celular gruesa y núcleo prominente (Figura 4), coincidiendo estos resultados con trabajos para el cultivo de cacao y otras siembras (Ascanio, 1999; Michelangeli et al., 2003; Velásquez et al., 2006).

FIGURA 4. Células embriogénicas (ce), no embriogénicas (cne) y células embriogénicas en división (ced) obtenidas a partir de callos de explantes florales de cacao venezolano.

Las masas callosas del genotipo OC-61 de color blanco, vítreo, conformado por estructuras alargadas y bifurcadas, no revelaron la presencia de células embriogénicas, demostrando que este tipo de callo, bajo las condiciones de experimentación establecidas, no conlleva a la formación de embriogénesis somática, así como indicaron otros autores usando genotipos de cacao forasteros (Chanatásig, 2004; Maxinova et al., 2005).

Se indicó que todos los explantes tienen la capacidad de formar callos in vitro, sin embargo, no todos poseen la capacidad para generar masas embriogénicas (Litz y Jarret, 1991), explicado por las diferencias genotípicas encontradas en el material vegetal. En este trabajo, la embriogénesis somática se evidenció al séptimo mes de implantación sólo para callos provenientes de pétalos de SANTA CRUZ-10, creciendo en el medio con glucosa (Figura 5).

FIGURA 5. Embrión somático a partir de un tejido calloso de pétalos del genotipo SANTA CRUZ-10.

Resultados similares obtuvo Chanatásig (2004) y Maximova et al. (2005) a diferencia de otros autores , quienes presentaron a la sacarosa como única FC donde se obtuvo respuesta embriogénica (Traore y Guiltinan, 2006). No se logró la inducción de ES en callos de anteras.

Aún cuando se evidenció que el material expuesto a bajas temperaturas por períodos de tiempo cercanos a una semana, produjo un efecto positivo sobre la respuesta morfogénica en cacao (Texeira et al., 2002), es posible que el bajo porcentaje de formación de callos y ES obtenidos en este experimento, fue ocasionado, entre otros factores, al tiempo prolongado de exposición al shock térmico (2 d), también señalado por algunos autores (López Baez et al., 2000; Trejo et al., 2002).

En el caso de la baja morfogénesis de las anteras, es posible que esté asociado al estado uninucleado temprano de la microspora, no siendo el óptimo para el cultivo, ocasionalmente se originan respuestas favorables en el proceso de androgénesis, por tal motivo, requiere estudiarse el cultivo de anteras cuyo estado uninucleado sea medio o tardío, tal como ocurre en arroz (Lentini et al., 1997).

En consecuencia, los resultados de esta investigación en cacao confirman lo señalado por otros autores que afirmaron la existencia del efecto del genotipo sobre la respuesta morfogénica bajo las condiciones in vitro, la fisiología del material, tipo de explante, la concentración y tipo de regulador de crecimiento empleados (López- Báez et al., 2000; Chanatásig, 2004; González et al., 2005; Velásquez et al., 2006).

Organogénesis

Se logró inducir la organogénesis indirecta a partir de explantes de pétalos y anteras de los genotipos CHU-2 y OC-61, respectivamente, ambos en medio suplementado con sacarosa. Los callos se diferenciaron en las raíces, teniendo un aspecto friable y color crema, sin que se evidenciara la presencia de embriones somáticos (Figuras 6).

FIGURA 6. Cambios secuenciales en la morfología del explante durante la formación de callos y organogénesis a partir de pétalos de CHUAO-2 y anteras de OCUMARE-61 suplementados con sacarosa. A. Explante turgente; B. Inicio de callogénesis; C. Callo cubriendo casi todo el explante; D. Formación de raíz a partir de la masa callosa.

Los análisis anatómicos de una sección de callo de pétalos de SCLV-6 en sacarosa y anteras de OC-61 y OC-77 en sacarosa y glucosa respectivamente, permitieron determina r que los mismos eran organogénicos debido a sus arreglos celulares (Figura 7).

FIGURA 7. Corte anatómico de callos organogénicos. A y C. Callos de pétalos de SANTA CRUZ DE LA VEGA-6 y anteras de OCUMARE-61 donde se evidencia un arreglo celular de haces vasculares (hv). B. Inicio de un ápice vegetativo conformado por células en cadeneta (cc). D. Detalle de callo organogénico de anteras de OCUMARE-61.

Los resultados obtenidos indicaron la posibilidad de regenerar plantas a partir de masas organogénicas, tal como lo mostró Mena (1991) para genotipos forasteros.

Niveles de ploidía

A partir de la técnica de conteo cromosómico se observó que los tejidos radicales provenientes del cultivo de pétalos del genotipo criollo CHU-2, conservaron su naturaleza diploide (2n=2x=20), mientras que las raíces inducidas a partir de anteras del genotipo OC-61 fueron monoploides (2n=x=10), indicando que las mismas se originaron del polen haploide (n=x=10), registrándose este hallazgo como el primero para esta especie (Figura 8). Este logro confirma que es viable la regeneración de plantas haploides de cacao a partir de anteras, sólo se tendría que evaluar los diferentes factores de tipo físico y químico que pudieran estar afectando la respuesta organogénica de inducción de brotes.

FIGURA 8. Vistas de cromosomas de tejidos radicales obtenidos in vitro. A. Diploide proveniente de pétalos de CHUAO-2; B. Haploide proveniente de anteras de OCUMARE-61 (1000X).

CONCLUSIONES

- En la inducción de callos se observó un efecto genotípico marcado asociado con el tipo de explante y FC utilizado. En los medios con sacarosa, se obtu vieron callos partiendo de anteras de OCUMARE-61 y CHORONÍ-42, pétalos de CHUAO-2 y SANTA CRUZ DE LA VEGA-6, mientras que en el medio con glucosa, se evidenció en anteras OCUMARE-77 y OCUMARE-61, pétalos de SANTA CRUZ-10. Además, no ocurrió la formación de callos en medio suplementado con fructosa.

- Los análisis anatómicos permitieron determinar la presencia de masas proembriogénicas en callos de pétalos del genotipo SANTA CRUZ-10 bajo glucosa , así como, el surgimiento de callos organogénicos de SANTA CRUZ DE LA VEGA-6, a partir de pétalos cultivados con sacarosa y de OCUMARE-61 y OCUMARE-77, basado en anteras cultivadas con sacarosa y glucosa, respectivamente.

- Se indujo la embriogénesis somática sólo en el genotipo trinitario SANTA CRUZ-10.

- Se observó organogénesis indirecta a partir de anteras del genotipo Ocumare-61 y de pétalos de Chuao-2 con sacarosa. - Los análisis citogenéticos realizados en las raíces de Ocumare-61 provenientes de anteras demos traron que su carga genética fue haploide. No hubo variación de la carga genética en las raíces de Chuao-2 derivados de pétalos.

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Caracterización físico-química de frutas frescas de cultivos no tradicionales en Venezuela. II. La pitanga

Grigna Piña-Dumoulín*, Alfonsina Ochoa** y Sacramento Magaña-Lemus***

*Investigadora. INIA. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP). Email: gpina@inia.gob.ve

**Ingeniera Frutales CENIAP.

***Asesor Estadístico.

RESUMEN

La pitanga, Eugenia unifl ora L., es una fruta originaria de Brasil con importantes nutrimentos y una amplia adaptación a diferentes condiciones de clima, suelo y manejo. Fue naturalizada en Argentina, Colombia y Venezuela, poco conocida en este último. Se evaluaron en dos años consecutivos frutos cosechados en tres plantas pertenecientes al Jardín de Introducción de Frutales del CENIAP, con la finalidad de determinar sus características físico-químicas bajo las condiciones del estado Aragua y su potencial de producción en pequeñas poblaciones rurales para consumo fresco como fuente de vitaminas. En un total de 60 frutos por planta se alcanzó el peso fresco; diámetro ecuatorial, distal y relación. Además, se estipuló el número de semillas , rendimiento en jugo, sólidos solubles totales (SST), acidez titulable, pH, contenido de vitamina C y carotenoides. Los resultados obtenidos de los frutos fueron: forma achatada, con valores promedio de 4,0 g de peso, 2 semillas, 8,0 °Brix, 1,0 g.100 ml^-1 de ácido cítrico y rendimiento en jugo de 33%; valores coincidentes con los rangos reportados en la Amazonía como zona de origen. Además, se constató un alto contenido vitamínico basado en la concentración de carotenoides.

Palabras Clave: calidad; Eugenia unifl ora L.; fruta amazónica; Myrtaceae; nutrición.

Physical-chemistry characterization of fresh fruits of no traditional cultivations in Venezuela. II. The pitanga

SUMMARY

The pitanga, Eugenia unifl ora L., is a native fruit of Brasil with important nutritious qualities and wide adaptation to different conditions of climate, soil and handle. This fruit has been introduced to Argentina, Colombia and Venezuela , although it is little known in this last. Fruits harvested of three plants at the Jardín de Introducción de Frutales del CENIAP were evaluated by two consecutive years, with the purpose to determinate its physical-chemistry characteristics under the conditions of Aragua state. Beside to assess its potencial of production in small rural communities as sources of vitamins when is consumed as fresh fruit. Fresh weight, ecuatorial and distal diameter and its relation was measured in a total of 60 fruits for each plant. Seeds number; juice yield; solids soluble total (SST); titratable acidity; pH; Vitamin C and carotenoids, were determined. The fruits are fl at with averages values from 4,0 g, 2 seeds, 8,0 °Brix, 1,0 g.100 ml-1 for citric acid and 33% yield of juice. The results are in agriment with the ranges reported at the Amazonia native zone. Furthermore, confi rming its high vitaminic content based in the concentration of carotenoids.

Key Words: quality; Eugenia unifl ora L.; amazonic fruit; Myrtaceae; nutrition.

RECIBIDO: junio 18, 2009 ACEPTADO: marzo 12, 2010

INTRODUCCIÓN

La pitanga, Eugenia unifl ora L., llamada Surinam cherry, también se conoce en Brasil como cerezo brasileño , cereza de Cayena, pitanga y eventualmente cereza de la Florida. En español por lo general cereza de cayena; pero pendanga en Venezuela; guinda en El Salvador; ñanga-piré en Argentina; cereza cuadrada en Colombia (Morton, 1987), es una planta nativa de Surinam, Guyana, Guayana Francesa hasta el Sur de Brasil (especialmente de los estados de Río de Janeiro, Paraná, Santa Catarina y Río Grande do Sul) y al norte, este y centro de Uruguay.

Se adapta tanto a climas tropicales como subtropicales; con amplia tolerancia a las condiciones de frío y semi aridez, igual ocurre en suelos arenosos y arcillosos (Villachica et al., 1996). Además, produce frutos de buen tamaño a plena luz solar o bajo la sombra, se desarrolla fácilmente sin abonos, responde favorablemente a la aplicación de agua y fertilizantes (Griffi s et al., 2009), observándose, los mejores rendimientos cuando las plantas están en suelos profundos, drenados y en ambientes adecuados para el manejo (Villachica et al., 1996).

Desde Brasil fue difundida a otros países (Villachica et al., 1996) como Argentina y Estados Unidos, donde se obtiene la variedad Vermillion (Freyre et al., 2000; Ricciardi et al., 1999), posteriormente, cultivada y naturalizada en Argentina, Venezuela y Colombia; igual en la Costa Atlántica de Centro América y en algunas islas de las Indias Occidentales: las Islas Caimán, Jamaica, St. Thomas, St. Croix, Puerto Rico, Cuba, Haití, República Dominicana y en las Bahamas y Bermuda (Morton, 1987).

El género Eugenia posee alrededor de 1000 especies y es uno de los más representativos de las Myrtaceae, subfamilia Myrtoideae, que incluye plantas con frutos suculentos (Lughadha y Proença, 1996; Merwe et al., 2005; citado por Gomes y Bezerra, 2009).

En condiciones de libre crecimiento, la planta de pitanga puede alcanzar de 7 a 7,5 m, normalmente se cultiva como arbusto ramifi cando desde la base o como cerca viva de 1,5 m de altura (Morton, 1987; Villachica et al., 1996).

Las plantas propagadas con semillas comienzan a producir entre los tres y cuatro años, aún cuando son injertadas, pueden producir mayor número de frutos de buen sabor y altos contenidos de antioxidantes, en un lapso no mayor de un año después de la injertación (Griffi s et al., 2009).

Es característico de esta especie su follaje resinoso y aromático (Morton, 1987), de donde se aislaron compuestos poco comunes que permitieron afirmar su estabilidad fitoquímica y la importancia de su estudio desde el punto de vista químico, quimiotaxonómico y farmacológico (Ricciardi et al.,1999; Franzon, 2008). En Brasil las hojas se esparcen en el piso donde abundan moscas, con la finalidad de que al pisarlas éstas emitan un olor especial que ahuyenta a los insectos (Hoyos, 1989).

La planta de pitanga fenotípicamente posee hojas opuestas , los brotes jóvenes pueden ser de color bronce a rojo y las fl ores son bisexuadas de color blanco. Los frutos son tipo baya globosa, oblongos, con cáliz persistente, con presencia entre siete y ocho surcos en sentido longitudinal. Miden entre 2 y 4 cm de ancho, presentan de una a dos semillas, su color va de naranja a rojo, casi negro cuando están maduros; de sabor agridulce y gusto intensamente aromático (Morton, 1987; Villachica et al., 1996; Franzon, 2008).

Los frutos son ricos en licopeno, la pulpa es una buena fuente de calcio, fósforo y hierro (Hoyos, 1989; Griffi s et al., 2009).

La gran diversidad de frutales originarios del trópico y más aún de la zona amazónica, la pitanga se destaca por su potencial comercial, por el atractivo de sus frutos, sabor exótico y alto contenido en vitamina A (Franzon, 2008). Los frutos maduros podrían ser los mejores entre las Eugenias comestibles y consumirse frescos o procesados, en forma de pulpa congelada, jugos, mermeladas, jaleas y otros productos (Griffi s et al., 2009).

Sumado a las cualidades citadas anteriormente, la posibilidad de producirlas durante todo el año (Villachica et al., 1996), ofrece la oportunidad de constituirse en un cultivo de interés para comunidades rurales, brindando benefi cios para sus consumidores a través de la diversifi cación de la dieta basada en frutas (Franzon, 2008).

En Venezuela, la pitanga no pertenece a la gama de frutos comunes entre la población, con excepción, de lugares donde se encuentra en forma silvestre o como siembra en jardines particulares y parques (Hoyos, 1989). Además, los benefi cios de su consumo como una fuente de vitaminas, no son de conocimiento general, razón por lo que este trabajo pretende ser uno de los primeros que realiza una caracterización físico-química de los frutos obtenidos de esta interesante Myrtaceae, bajo las condiciones agroclimáticas del estado Aragua.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se realizó una evaluación en frutos provenientes de tres plantas de cinco años de edad, propagadas por semilla, correspondientes a tres accesiones diferentes del Jardín de Introducción de Frutales del Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP) en Maracay, estado Aragua (10°13’ LN y 67°37’ LO) ubicado en suelos Fluventic Haplustolls, a una altitud de 445 m.s.n.m; en una zona clasifi cada como bosque seco tropical sub-húmedo (Ewell y Madriz, 1968; Holdridge, 1979), con precipitación media anual entre 900-1000 mm, temperatura media de 25 ºC y evapotranspiración alrededor de 1.400 mm en la Estación de Climatológica, CENIAP-Maracay.

El índice de cosecha utilizado fue la presencia del color rojo característico de los frutos de cada planta, que puede variar en su intensidad de una a otra, motivado a su propagación por semilla y a la alta variabilidad genética mostrada en ellas, aún cuando no son autoincompatibles, necesitan de agentes polinizadores para una mejor fructificación (Franzon, 2008).

Para la caracterización se realizaron evaluaciones por dos años consecutivos, que consistieron en muestreos por año por planta; siendo cada muestreo de 15 frutos, en los meses de marzo y octubre.

Una vez cosechado, los frutos fueron llevados al laboratorio de calidad y postcosecha del CENIAP para realizar las determinaciones físico-químicas, donde se midió el peso fresco en gramos; diámetro ecuatorial (De) y diámetro distal (Dd) en milímetros; número de semillas y rendimiento en jugo (% p/v). Se determinó el contenido de sólidos solubles totales (SST) en °Brix (AOAC, 1990), acidez titulable (AT) con base al ácido cítrico y se expresó en g.100 ml^-1 (AOAC, 1990); pH; vitamina C (Schmall et al., 1953) y carotenoides (McCollum, 1953 modifi cada por Guadarrama, 1982), ambos expresados en mg.100g^-1.

Se utilizó el Software Statystical Package for Social Science (SPSS) versión 11.0 para el análisis exploratorio (Visauta, 1997) y el Statystical Analysis System (SAS), versión 8 (SAS, 1999) para los análisis de varianza, correlaciones y separación de medias mediante la prueba de Tukey (a=0,05).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados reportan que los frutos presentaron un peso promedio de 4,0 g; De y Dd de 21 y 16 mm, respectivamente , y una relación De/Dd de 1,33 correspondiente a una forma achatada (ver Figura). Con un promedio de una semilla por fruto y un rendimiento en jugo alrededor de 33% (Cuadro 1).

FIGURA. Fruto de pitanga completamente maduro (a). Semillas del fruto en relación al fruto entero (b).

CUADRO 1. Caracterización física de frutos frescos de pitanga.

/1 Error estándar de la media

/2 Media

/3 Nivel de significancia.

/4 Poder de la prueba.

Con respecto a las determinaciones químicas, los frutos cosechados de color rojo brillante presentaron un pH alrededor de 3,19; con un contenido promedio de 8,0 °Brix en SST y 1,0 g 100 ml^-1 de ácido cítrico. La vita mina C tuvo un promedio de 34,5 mg 100 g^-1 de jugo, coincidiendo con Hoyos (1989), quien señala que esta vitamina en frutos de pitanga se encuentra entre 25 y 44 mg. 100g^-1; mientras que el de carotenoides estuvo cerca de 23 mg.100g^-1 (Cuadro 2).

CUADRO 2. Caracterización física de frutos frescos de pitanga.

/1 Error estándar de la media

/2 Media

/3 Nivel de significancia.

/4 Poder de la prueba.

Aún cuando las determinaciones químicas se realizaron en los frutos de las tres plantas, no evidenciaron diferencias significativas (Cuadro 2), se encontró una relación inversamente proporcional entre el pH y la AT (-0,886**), ninguna entre la acidez y el contenido de azúcares expresado en °Brix. Sin embargo, el SST presentó una relación significativa directamente proporcional con el volumen de jugo en el fruto (0,700*) y en la vitamina C (Cuadro 3) fue inversamente proporcional con el De de los mismos (-0,746*). Por tanto, se infiere que para esta fruta no climatérica, la proporción en el contenido de azúcares y acidez fue similar al momento de la cosecha, aún cuando el grado de desarrollo de los frutos se diferenció por diversos factores e influyó en el tamaño y contenido de jugo; afectando así, los procesos de acumulación o biosíntesis de compuestos como azúcares y vitaminas.

CUADRO 3. Correlaciones entre parámetros físicos y químicos de frutos de pitanga.

** Correlaciones significantes al 0,01

* Correlaciones significantes al 0,05

En cuanto a los carotenoides la cifra está asociada directamente a la presencia de b-carotenos o provitamina A, la pitanga se señala como uno de los frutos con mayor contenido del mismo (Porcu y Rodríguez-Amaya, 2008), impulsando diversas investigaciones.

Estudios realizados de esta fruta determinaron que los principales carotenoides presentes en pulpas congeladas de pitanga son el licopeno, las rubixantinas y las b-cryptoxanthinas (Filho et al., 2008). No obstante, sus concentraciones pueden afectarse durante el procesamiento y por su grado de maduración (Porcu y Rodríguez- Amaya, 2008), constatándose en las evaluaciones realizadas las concentraciones de carotenoides totales para frutos de una misma planta que variaron de los cosechados de color naranja a rojos, como también la proporción de cáscara o piel del fruto que tuviera la muestra. En este sentido, el mayor contenido de carotenoides se determinó en frutos de color rojo con mayor proporción de cáscara (Cuadro 4).

CUADRO 4. Diferencia en el contenido de carotenoides según color de fruto y proporción de muestra.

/ 1 EEM = Error estándar de la media

En un estudio realizado sobre alimentos brasileños se obtuvo que sólo la pitanga presentó un contenido mayor a 20 mg.g^-1 de b-cryptoxanthin (Rodríguez-Amaya, 2005), mientras que el contenido de licopeno estuvo en el orden de 16,6 mg.g^-1 en pulpas congeladas y de 23,0 a 25,6 mg.g^-1 en jugos embotellados (Porcu y Rodríguez-Amaya, 2008).

Otros autores trabajaron con las especies vegetales subexplotadas en el Chaco argentino, quienes resaltaron el alto contenido de provitamina A (b-carotenos) de la pitanga salvaje con respecto a las comerciales que se sitúan alrededor de 11,98 mg.100 g^-1 (Freyre et al., 2000). Por tanto, los resultados obtenidos en la presente caracterización físico-química de los frutos de pitanga, se encuentran entre los rangos reportados de la gran diversidad genética existente en la Amazonía como zona de origen (Villachica et al., 1996) y con alto potencial para el comienzo de un programa de propagación, selección y clonación de materiales idóneos para el cultivo.

CONCLUSIONES

- Las características de tamaño, peso y color en los frutos de pitanga variaron de una planta a otra, mientras que la forma y número de semillas se mantuvo igual.

- No hubo diferencias significativas entre el color de los frutos provenientes de las tres plantas. - Los frutos poseen alto contenido de carotenoides, pero su concentración es mayor en la cáscara.

- Es importante continuar trabajando en el cultivo a modo de determinar métodos de propagación para la multiplicación de materiales previamente seleccionados por de buena calidad de fruta y alta productividad.

- Las características organolépticas determinadas en los frutos de pitanga lo hace un cultivo promisorio para la promoción y extensión del cultivo hacia las comunidades, con la finalidad de su aprovechamiento de su potencial nutritivo como consumo fresco y procesado.

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NOTA TÉCNICA

Evaluación química de precursores de aroma y sabor del cacao criollo merideño durante la fermentación en dos condiciones edafoclimáticas

Alexis Zambrano*, Carlos Romero*, Álvaro Gómez**, Gladys Ramos**, Carlos Lacruz***, María del Rosario Brunetto*, Gallignani Máximo*, Lubin Gutiérrez* y Yelitza Delgado*

*Profesores. Universidad de Los Andes (ULA). Facultad de Ciencias. Estado Mérida. Venezuela.

**Investigadores y ***Técnico Asociado a la Investigación. INIA Mérida. Venezuela. E-mail: alexiszve@yahoo.com.

RESUMEN

En el presente trabajo se evaluó algunos parámetros asociados con los compuestos de aroma y sabor del cacao , Theobroma cacao L., Criollo Merideño (CM) cultivado bajo dos condiciones edafoclimáticas. Un primer lote establecido en el Campo Experimental San Juan de Lagunillas del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA-Mérida), Venezuela , a una altura de 1.050 m.s.n.m con temperatura media anual de 26 ºC y otro lote ubicado en la población Zea del mismo estado, a 850 m.s.n.m y 22 ºC, respectivamente. Los análisis se efectuaron en muestras de cotiledones frescos durante el proceso de fermentación. En ambos casos se evaluó el porcentaje de: cascarilla, humedad , grasa y punto de fusión , contenido de ácidos volátiles, azúcares totales, polifenoles, purinas totales, teobromina, cafeína y pirazinas. Los resultados muestran que el cacao CM en San Juan de Lagunillas (SJL), presentó menor acidez titulable al inicio del secado y volátil al final de la fermentación, en comparación con el CM en Zea. Así mismo, se observó ligeras diferencias en el contenido de grasas, azúcares totales , pirazinas, cafeína y teobromina, lo que indica que las condiciones edafoclimáticas generaron cambios en el comportamiento químico de los precursores de aroma y sabor . Todos los parámetros químicos fueron corregidos en función de la humedad de la muestra durante el proceso de fermentación y relacionados con una muestra de cacao fermentado Forastero de Ghana.

Palabras Clave: azúcares; Criollo Meri deño; fermentación; precursores de aroma; Theobroma cacao L.

Chemical evaluation of aroma and flavor of precursors of the criollo merideño cocoa during fermentation in two edafoclimatic conditions

SUMMARY

The present study evaluated some parameters associated with the aroma and fl avor compounds in cocoa, Theobroma cacao L., Merideño Creole (MC) grown under soil and climatic conditions. A lot set in the Experimental Station of the San Juan de Lagunillas (INIA-Mérida), Venezuela at an altitude of 1,050 m.a.s.l. and average annual tempe rature of 26 ºC and another in the town of Zea, Zea municipality of Mérida and 850 m.a.s.l. 22 ºC average tempe rature. Tests were conducted on samples of fresh cotyledons during the fermentation process. Both cases evaluated the percentage of fi ber, moisture, fat and its melting point, content of volatile acidity, total sugars, polyphenols, total purines, theobro mine, caffeine and pyrazine. The results show that the MC cacao in San Juan of Lagunillas, a low acidity at the start of drying compared to MC in Zea as well as a less volatile acidity at the end of fermentation. It was also noted slight differences in fat content, total sugars, pyrazine and content of caffeine and theobromine, indicating that soil and climatic conditions have led to changes in the chemical behavior of the precursors of aroma and fl avor. All chemical parameters were corrected according to the moisture of the sample during the fermentation process and were associated with a sample of fermented cocoa of Ghana.

Key Words: aroma precursors; fermen tation; Merideño Creole; sugars; Theobroma cacao L.

RECIBIDO: febrero 02, 2010 ACEPTADO: septiembre 19, 2010

INTRODUCCIÓN

En los últimos años el mercado del cacao, Thebroma cacao L., resulta cada vez más exigente en cuanto a la uniformidad y las características aromáticas de la almendra . De este modo, se abren nuevas oportunidades para los productores e investigadores en este rubro.

A los productores se les permitirá ofrecer un producto de calidad definida, capaz de satisfacer las necesidades del cliente y a los investigadores les brindaría un campo que aunque no es nuevo, aún requiere estudios detallados para definir criterios de calidad confiables y reproducibles (Cros y Jeanjean, 1995).

En este sentido, el beneficio de la postcosecha representa una de las etapas de mayor relevancia en la formación de compuestos de aroma y sabor, siendo la fermentación fundamental para los precursores de aroma. Esta etapa incluye dos fenómenos distintos pero no independientes.

El primero es una fermentación microbiana de la pulpa que contribuye a degradar el mucílago presente alrededor de las almendras de cacao; y el segundo es un conjunto de reacciones bioquímicas internas en las mismas que conducen a una modificación de la composición fenólica, a la formación de los precursores de aroma que se consumirán en el tostado y a la formación de una fracción volátil.

Algunos autores indican que los aminoácidos y azúcares reductores resultaron ser los precursores del sabor y aroma del cacao, formando estos compuestos las pirazinas luego de un tratamiento térmico por la reacción de Maillard (Cros y Jeanjean, 1995).

En ese sentido, el contenido de azúcares reductores puede significar un criterio para evaluar el proceso de fermentación del cacao. Además, los azúcares reductores como la fructosa y glucosa representa n no más del 25% del contenido inicial de sacarosa después de la fermentación . De este modo, la fructosa (0,2-0,4%) fue superior a la glucosa (0,07-0,1%). Por otra parte, los contenidos de fructosa y glucosa son bajos pero equivalentes para granos, poco o no fermentados, mientras que el tostado del cacao bien fermentado produce un consumo prácticamente total de los azúcares reductores y de aminoácidos (Rohan y Stewart, 1967; Biehl et al., 1989).

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización de los ensayos

Fue realizado en un Campo Experimental del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas del Estado Mérida (INIA Mérida), en una parcela de establecimiento del cacao CM en SJL, ubicada geográficamente en Los Andes venezolanos, formando parte de la cuenca media inferior del río Chama, municipio Sucre. El área de estudio se sitúa entre las coordenadas 8°28’30” y 8°32’00” LN, entre los 71°19’00” y 71°22’30” LO a una altitud de 1.150 m.s.n.m.

La topografía en general se encuentra influenciada por el control estructural proveniente de la falla de Boconó, presentándose una fosa tectónica entre el Páramo El Tambor y las estribaciones de la Sierra Nevada. En la localidad San Juan de Lagunillas, se distinguen dos grandes unidades de relieve: la unidad de vertiente, ubicada principalmente al Norte del área con pendientes mayores al 30% y la unidad de fondo de valle, la cual es producto de las acumulaciones provenientes tanto del río Chama como de las diversas quebradas afluentes del mismo.

Estas acumulaciones poseen pendientes promedio de 30% en las terrazas viejas y del 8% en las terrazas recientes (Concha e Izquierdo, 1982). El campo experimental se encuentra dentro de los rangos de pendiente de 5 a 12%, caracterizado por ser inclinado, de forma plana, loca lizado en los conos terraza y con una superficie desigual.

De acuerdo a las condiciones geomorfológicas el Campo Experimental San Juan de Lagunillas del INIA Mérida, descansa sobre sustratos de origen coluvial, como son los torrentes de detritus o lava torrencial, cuya característica principal es una matriz compacta de sedimentos arcillosos con inclusiones de bloques subangulares. Este material parental le confiere a los suelos una textura gravosa de media a fina, franco arcillosa y arcillosa, debido a las condiciones hidroclimáticas del municipio Sucre. Estas texturas permiten retener las pocas precipitaciones, las cuales no exceden los 600 mm anuales, mostrando un déficit durante todo el año (Concha e Izquierdo, 1982).

Con respecto a la temperatura, existe una moderada variabilidad de este parámetro, debido a que las condiciones topográficas proporcionan una marcada diferencia en la zona, creando el efecto de corrientes de aire (bolsón semiárido de San Juan de Lagunillas), que arrastran la humedad presente en el ambiente, la cual precipita en los alrededores de Tabay y La Mucuy. Como consecuencia, las temperaturas oscilan entre los 18 y 30 ºC, determinando una amplitud térmica entre 12 y 14 ºC, condición que favorece la adaptación de cultivos de almacenamiento como la caña panelera.

Por otra parte, el período más seco se ubica entre diciembre y marzo, durante el cual ocurren las menores precipitaciones y corresponde con un descenso de las temperaturas, siendo este período más fresco que el comprendido entre junio y agosto donde se registran las mayores precipitaciones. Se observa que la evapotranspiración supera durante todo el año la precipitación, traduciéndose en un déficit anual de agua de 116 mm, cuando el suelo no llega en ningún momento a cubrir por completo la evapotranspiración potencial.

Por consiguiente, se hace necesario la aplicación de riego oportuno, uniforme y efi ciente que permita almacenar una lámina de agua en el volumen de suelo ocupado por las raíces (Gurovich, 2001) de acuerdo a su estado fenológico. Cabe destacar que el Campo Experi mental San Juan de Lagunillas posee un sistema de riego que le permite controlar los problemas de défi cit de agua.

Cacao Criollo Merideño en Zea: ubicado en la calle 4, Nº 895, Quinta Eluí en la población de Zea, municipio Zea del estado Mérida a una altura de 850 m.s.n.m. y temperatura media de 21,9 ºC. Geográficamente el área de estudio se sitúa entre 08°22’83” LN y 71°46’95” LO. Su geomorfología corresponde a abanicos aluviales coalescentes y la unidad geomorfológica en la cordillera de Los Andes. El tipo de relieve es de valle. La forma del terreno es plana con pendiente < 2%.

Igualmente, los suelos son ácidos con pH cercanos a 5,1; además, exhiben bajos contenidos de materia orgánica (3,05%) y capacidad de intercambio catiónico (18,6 C-moles kg-1). Presentan una textura franco arcillo arenosa con drenajes internos y externos rápidos. En cuanto al clima, presenta una precipitación media anual entre 1.102 y 1.335 mm y una temperatura media de 21,9 ºC. El tipo de paisaje es montañoso, donde la vegetación de la zona está compuesta principalmente por cacao CM e híbridos, parchita, café, cambur, aguacate, naranja y yuca, así como, sombra permanente de cambur , aguacate, naranja y bucare.

Entre las limitaciones agronómicas más importantes se destaca la escasa profundidad y pedregosidad variable donde en ciertos sectores existe una capa de grava y piedras a una profundidad de 20 cm.

Muestra vegetal

Cacaos criollos: CM en SJL procedente del Campo Experimental San Juan de Lagunillas, municipio Sucre y CM en Zea derivado del terreno de la familia Benavides, municipio Zea, ambos del estado Mérida.

Forastero: cacao de Ghana (muestra referencial) suministrado por Guittard Chocolate Company.

Preparación de la muestra: una vez cosechado el cacao las semillas se sometieron a un proceso de fermentación durante 3 d. Este último proceso se realizó por triplicado en cajones de madera de 60 cm3 durante un año, bajo condiciones de laboratorio. El volteo de la masa fermentante se realizó cada 24 h. Posteriormente, se efectuó el proceso de secado durante 6 d. Una vez que se secaron las muestras, se tomaron tres réplicas a las que se le aplicaron los diferentes análisis fisico-químicos.

La muestra Forastero de Ghana se trató como los demás cacaos una vez concluido el proceso postcosecha. Seguidamente, se molieron, tamizaron (≤ 42 mesh) y se desgrasaron de acuerdo al método de extracción con Soxhlet (IOCCC, 1996), almacenando las muestras a -20 ºC para su conservación y análisis.

Para la determinación de polifenoles totales se empleó el método de Azul Prusiano (Budini et al., 1980), los azúcares totales se determinaron por los métodos de fenol-sulfúrico (Dubois et al., 1956). Las purinas totales (teobromina, cafeína y teofilina) se determinaron por el método de extracción con agua caliente (IOCCC, 1988). Para el análisis cromatográfico de purinas se utilizó un cromatógrafo líquido de alta resolución con detector UV-arreglo de diodos y con limpieza de la muestra en línea, aplicando un sistema de columnas acopladas en la modalidad de transferencia indirecta.

La extracción de los analitos se realizó en una precolumna fabricada en el laboratorio de 50 x 4,6 mm empaca da con una fase sílice C₁₈ (Alltech), de diámetro de partícula de 35 a 750 μm. Finalmente, 0,01 g del polvo desgrasado se sometió a un proceso de extracción con 10 ml de H₂O hirviendo durante 20 min. La solución se dejó enfriar a temperatura ambiente, se centrifugó a 3.000 g y el sobrenadante se hizo pasar a través de un filtro Millipore de 45 μm de diámetro de poro. Seguidamente , 10 μl de esta solución se inyectó en el sistema cromatográfico.

Preparación de licores de cacao: la preparación del licor de cacao incluyó el tostado en estufa de circulación forzada de aire. Las muestras de cacao CM se tostaron a 110 °C durante 20, 25 y 30 min y la muestra referencial de Ghana fue tostada a 145 °C por 30 min, de acuerdo a la metodología propuesta por Sukha et al., 2007.

Por consiguiente, las semillas de cacao se fragmentaron y descascarillaron usando un molino de café de uso doméstico. Posteriormente, las almendras tostadas se rompieron hasta obtener trozos (nibs) de tamaño 0,5-0,25 cm, separándolos de la cáscara en un descascarillador de cacao marca John Gordon International. Simultáneamente, los nibs se molieron en un mortero (modelo 0, Pascall Co., UK) que se calienta inicialmente a 40 ºC con una pistola de aire caliente (Black and Decker). La fabricación tuvo una duración de 90 min permitiendo que se formara un buen licor , luego fueron almacenados a -20 ºC en envases plásticos estériles de 120 ml de capacidad.

Para la determinación de pirazinas se realizó sobre muestras de licor de cacao, en este caso el tostado de las almendras se realizó a un tiempo y temperatura definidas de acuerdo a las características de tamaño de las semillas, se estableció 110 ºC por 25 min de acuerdo a las recomendaciones sugeridas por Guittard Chocolate Company, mientras que el cacao de Ghana se tostó a 145 ºC por 30 min, mediante el acoplamiento instrumental utilizando un automuestreador automático de espacio de cabeza (EC, Perkin Elmer HS - 40) conectado a través de una transferencia capilar termostatizada al inyector de un cromatógrafo de gases (CG) VARIAN 3800.

La columna capilar seleccionada fue de sílice fundida de polietilenglicol AV – WAX (VARIAN) de 30 m x 0,25 mm de diámetro interno y con un espesor de película de 0,25 mm y el detector un espectrómetro de masas VARIAN Saturno 2000, utilizando He como gas portador a un flujo de 1,0 ml.min^-1.

Para ello, se realizó la extracción sólido-gas de los analitos en un vial de 22 ml de capacidad del EC. Se pesó 0,30 g de polvo de cacao previamente homogeneizado y se añadió 0,60 ml de metanol, el vial se cerró herméticamente, se agitó en un vortex por 1 min para asegurar proceso de la muestra y se termostatizó a 105 ºC durante 15 min. Finalizado el tiempo de este último, el vial se presurizó 3 min con N2 para facilitar la inyección del espacio de cabeza en la columna durante un tiempo de 0,08 min.

La separación de las pirazinas en la columna croma tográfica se llevó a cabo utilizando las siguientes condiciones de trabajo: programa de temperatura del horno 50 ºC (2 min) a 70 ºC (1 min) con una velocidad de calentamiento de 10 ºC.min^-1, luego a 120 ºC (1 min) a 4 ºC.min^-1 y por último a 200 ºC (10 min) a 20 ºC.min^-1. La temperatura del inyector se fijó a 220 ºC. El modo de inyección empleado fue splitless con un tiempo de apertura de la válvula de 0,40 min y el detector de masas se operó bajo la modalidad de impacto electrónico utilizando 220, 50 y 220 ºC como temperatura para la trampa, el manifold y la línea de transferencia, respectivamente.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Para el caso del cacao CM en SJL durante la fermentación, la temperatura máxima alcanzada en los dos tipos de cacao estudiados osciló entre 45 y 50 °C. El porcentaje de cascarilla no superó el 13,5% en peso de la almendra. Se consiguió que el pH en la testa al final del proceso fue 4,66 y en cotiledones 4,71 (Cuadro 1). Este cacao presentó menor acidez titulable al inicio del secado en comparación con el CMZ, así como, una menor acidez volátil (alrededor de 18 mg CH₃COOH) al final de la fermentación (Cuadro 2).

CUADRO 1. Análisis físico-químicos del cacao Criollo Merideño en San Juan de Lagunillas, fermentado y seco.

CV: Coeficiente de variación

gm: Gramo de muestra

CUADRO 2. Análisis físico-químicos del cacao Criollo Merideño en Zea, fermentado y seco.

CV: Coeficiente de variación

gm: Gramo de muestra

El CM en Zea presentó mayor contenido de grasa (cercano al 53%), mientras que el CM en SJL no superó el 50%, aunque los puntos de fusión resultaron ser iguales , indicando que la dureza de la manteca de cacao en ambos casos fue similar. Sin embargo, los niveles de grasa se vieron afectados por las condiciones edafoclimáticas. Resultados similares indicó Wintgens (1991) al evaluar la influencia de los factores genéticos y las condiciones agroclimáticas sobre la calidad de diferentes tipos de cacao en varios países.

Mediante la determinación de los compuestos precursores de aroma en el cacao CM en SJL, se obtuvo el 30,92 mg glucosa.gm^-1 como azúcares totales, mientras que en las purinas totales (cafeína, teobromina y teofilina) un 2,38% de teobromina. Finalmente, se evaluó los niveles totales de compuestos fenólicos y sus principales clases: cianidinas, procianidinas y flavanoles. Se alcanzó el 47,71 mg ácido gálico.g^-1 como polifenoles, al mismo tiempo que las cianidinas no superaron el 0,53 mg cianidina.g^-1 y las procianidinas el 47,47 mg cianidina.g^-1, para los dos cacaos CM estudiados. En el cacao Foras tero de Ghana, estos valores fueron superiores (Cuadro 3).

CUADRO 3. Análisis físico-químicos del cacao Forastero de Ghana, fermentado y seco.

CV: Coeficiente de variación

gm: Gramo de muestra

Cabe destacar, que los polifenoles están directamente relacionados con la astringencia del cacao (Sukha et al., 2006). Estos resultados corresponden con los obtenidos por Elwers et al., 2009 cuando señalan que los cacaos criollos no tienen o casi no tienen antocianinas.

En cuanto al contenido de purinas totales, el cacao CM en SJL fermentado y seco mostró 2,38 mg teobromina.gm^-1, mientras que el cacao CM en Zea presentó una concentración media de 2,52 mg teobromina.gm^-1. Respecto a la relación teobromina/cafeína en función de la concentración de cafeína se encontró que el cacao CM en Zea arrojó menor relación teobromina/cafeína que el cacao CM en SJL. Dicha relación no permitió diferenciar entre los dos tipos de cacaos, pero sí entre éstos y el cacao Forastero de Ghana (Cuadro 3), indicando que dichos cacaos son genética mente iguales. Sin embargo, las diferencias edafoclimáticas afectaron la concentración de compuestos precursores de aroma, como el caso de los azúcares polifenoles, también los ácidos volátiles y no volátiles.

En la Figura, la curva indica que los CM están agrupados en la parte inferior derecha con relaciones teobromina/ cafeína menores a dos, mientras que el cacao Forastero de Ghana presenta valores superiores a ocho, siendo la zona entre dos y seis la ubicación del cacao Trinitario. Así mismo, se encontró que no existen diferencias entre los resultados de purinas totales por colorimetría y la sumatoria de metilxantinas obtenidas por cromatografía líquida de alta resolución en el método desarrollado. En estudios similares Davrieux et al. (2004) muestran que existe relación entre el contenido de metilxantinas y el genotipo del cacao.

FIGURA. Clasificación de los diferentes tipos de cacao en función del genotipo.

Con relación a los licores se evaluaron los niveles de los compuestos volátiles (2-metil pirazina; 2,5-dimetil pirazina; 2,6-dimetil pirazina; etil pirazina; 2,3-dimetil pirazina; 2,3,5-trimetil pirazina y 2,3,5,6-tetrametil pirazina), tal como demuestra el Cuadro 4. Por otra parte , se observó que en ninguno de los cacaos CM se halló la etil pirazina, mientras que en el cacao Forastero de Ghana, aún cuando se encontró en concentraciones bajas, estuvo presente en todas las evaluaciones.

CUADRO 4. Áreas de pico de licores de cacao Forastero Ghana, Criollo Merideño (CM) procedentes de San Juan de Lagunillas (SJL) y Zea, bajo diferentes condiciones de torrefacción de acuerdo al tipo de cacao.

En este sentido, se podría inferir que la etil pirazina podría ser utilizada como criterio para distinguir entre el cacao Criollo y el Forastero. No obstante, la diferencia de área de pico (concentración) de los distintos compuestos volátiles , no sólo están asociadas al tipo de cacao, sino también a la temperatura y tiempo de tostado , las cuales a su vez dependen del material genético en estudio (Sukha et al., 2006).

Por lo tanto, los resultados obtenidos demuestran un incremento de la concentración de las pirazinas a medida que transcurre el tiempo y la temperatura de torre facción. En términos generales se evidenció que el cacao CM en Zea, presentó menores contenidos de pira zinas en el cacao CM en SJL. Lo anterior indica que probable mente su concentración se ve influenciada por factores tales como el tiempo, temperatura de tostado , la concentración y tipo de aminoácidos, los cuales son variables importantes a ser consideradas en futuras investigaciones.

Análisis estadístico: en la determinación de teobromina y cafeína, la linealidad del ensayo se realizó con ocho puntos de la curva de calibración preparada por dilución de los analitos en agua y con cacao en polvo enriquecida con teobromina y cafeína para concentraciones desde 2,0 a 20,0 y 1,0 a 10,0 μg.ml^-1, respectivamente. En las curvas de calibración no se consiguió diferencia significativa (P<0,05) dado que no hay interferencias de matriz. La concentración más baja que se pudo cuantificar con exactitud y precisión, fue de 0,50 μg.ml^-1 para la teobromina y la cafeína. Por otra parte, el límite de detección fue de 0,10 μg para la teobromina y cafeína por cada mililitro, usando 20 μl de extracto en la inyección.

Por otra parte, la aplicación de la prueba de Duncan a los parámetros físicoquímicos señala que existen diferencias significativas mayores al 5% entre los distintos tipos de cacao, especialmente en lo referente al contenido de pirazinas.

CONCLUSIONES

- El método propuesto permite determinar el contenido de metilxantinas en muestras de cacao fermentadas y no fermentadas.

- La determinación de la relación teobromina/cafeína permitió clasificar los cacaos de acuerdo a su genotipo en la forma clásica de forasteros y criollos.

- Los cacaos estudiados pueden ser genéticamente iguales, pero las diferentes condiciones edafoclimáticas condicionan ciertos parámetros, tales como: polifenoles, contenido de purinas totales, grasa, azúcares y pirazinas.

- La presencia de etil pirazina podría ser utilizada como criterio para diferenciar entre cacao fino (Criollo) y cacao común (Forastero).

AGRADECIMIENTO

Al Proyecto ICCO-CFC-INIAP-INIA, para establecer parámetros físico-químicos y organolépticos para diferenciar entre cacao fino y ordinario.

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