Caracterización preliminar de especies leguminosas arbóreas comunes en cafetales: una preparación...

Caracterización preliminar de especies leguminosas arbóreas comunes en cafetales:

una preparación para el cambio climático

24 May 2012

Wilson Espinales, UCATSE Harvin Centeno , UCATSE Pablo Siles , Bioversity InternationalAlcides Montoya , UCATSE Flavia Andino , UCATSE Willian Ortiz , UCATSE

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Los SAF albergan una amplia gama de especies arbóreas, géneros como Albizia, Inga, Leucaena, Erythrina y Gliricidia son usados comúnmente

Los géneros Inga y Erythrina son de especial importancia ya que son ampliamente usados como sombra en sistemas perennes (cacao, café)

IntroducciónIntroducción

ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas

MaterialesMaterialesMétodosMétodos

ResultadosResultados

24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno

Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas

Introducción

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Inga y Erythrina especies de sucesión temprana secundaria (rápido crecimiento y demandantes de luz)

Sin embargo presentes en sistemas multi-estrato bajo la sombra de otras especies

Sistemas multi-estratos son comúnmente citados como una estrategia contra el cambio climático especialmente en sistemas con café

Introducción

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También mucha de la renovación de la sombra se da en plantaciones ya establecidas donde café y otras especies están sobre las leguminosas

Introducción

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Preguntas de investigación

El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la sombra en el intercambio gaseoso y crecimiento de especies leguminosas arboreas (Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana) comúnmente usadas en sistemas agroforestales en Mesoamérica.

Como la sombra artificial afecta los parámetros fotosintéticos de las especies Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana?

Son las tasas diurnas de fotosíntesis modificadas por los tratamientos de luminosidad? Existe un efecto de la aclimatación en estos patrones diurnos o es un efecto solamente de la cantidad de radiación solar?

Son las rasgos de la hoja (Área especifica de la hoja, ) modificados por la sombra y relacionados con los parámetros fotosintéticos de las especies Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana?

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Materiales & Metodos

El ensayo fue establecido en la Universidad Católica Agropecuaria del Trópico Seco (13º 03’Norte y 86º 17’ Oeste) en Julio de 2011 en contenedores de suelo de 15 L

Cinco especies fueron seleccionadas de acuerdo a su frecuencia en sistemas agroforestales con café en CA

Inga oerstediana, I. vera, I. punctata son las especies mas comunes en CA al menos en Honduras y Nicaragua

Erythrina poeppigiana es la especies mas común en CR

I. jinicuil fue anteriormente la especie preferida por los productores, pero el aprecio por los frutos de trabajadores en fincas causa caída de frutos de café, pero además susceptible a escoba de brujaLa semilla de estas especies fue colectada en Matagalpa y Jinotega en sistemas con café, excepto por I. juinicuil donde la semilla fue comprada de frutos en el mercado de Jinotega.

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Materiales & Metodos: Especies

ResultadosResultadosEsperadosEsperados

Inga oerstediana Inga vera Inga punctata

88 de 36 de 36

Erythrina poeppigianaInga jinicuil

99 de 36 de 36

Erythrina poeppigiana Inga punctata

Inga oerstediana Inga vera Inga jinicuil

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Materiales & Metodos: Tratamientos

100% Radiación del pleno sol

1111 de 36 de 36

Materiales & Métodos: fotosíntesis

Mediciones de intercambio gaseoso diciembre 2011

Tres individuos por especie por nivel de sombra, intercambio de gases medido con LI-6400, Li-Cor, Lincoln, NE

Curva de respuesta al CO2(A-Ci ) (Ca = 1200 1000 800 600 500 400 300 250 200 150 100 50 mol mol-1 CO2)

Curva de respuesta a radiación (A-PPFD ) (PPFD = 2000 1500 1200, 800, 600, 400, 300, 200, 100, 50 and 0 mol m-2 s-1)

Materiales & Metodos: crecimiento

Mediciones cada dos semanas de:

24, Mayo, 2012 24, Mayo, 2012

Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológicoComportamiento fisiológico de de cinco especies cinco especies

leguminosasleguminosas

Altura

Numero de hojas

Diametro

1313 de 36 de 36

Materiales & Métodos: biomasa

Mediciones de biomasa a los 125 días después de establecidas en los niveles de sombra

Biomasa de hojas, tallos y raíces después secado al 68oC por 72 horas

El área foliar fue estimada por fotografías digitales y analizadas con ImageJ

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Materiales & Métodos: análisis de datos

Tres tipos de bases de datos se colectaron en este estudio

Fotosíntesis: parámetros de Vcmax, Jmax y Rd se derivaran de las curvas de respuesta A-Ci y se analizaran por medio de ANOVA

Biomasa (raíces, hojas, tallos): se analizaran por medio de ANOVA

Crecimiento (diámetro, altura): que se analizaran por medio de ANOVA repetidas en el tiempo

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Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd

Los parámetros Vcmax, Jmax y Rd se derivaran según el modelo bioquímico de fotosíntesis desarrollado por Farquhar et al 1980.

Farquhar et al 1980Sharkey et al 2007

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Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd

Parametros dependientes de la temperatura25oC c Ha

(kJ mol-1)

Parameter used for fitting

Kc ( mol m-2 s-1) 404.9 38.05 79.43

Ko ( mol m-2 s-1) 278.2 20.3 36.38

* ( mol m-2 s-1) 42 19.02 37.83

Used for normalizing

Vcmax ( mol m-2 s-1) 1 26.35 65.33

Jmax ( mol m-2 s-1) 1 17.21 43.9

Rd ( mol m-2 s-1) 1 18.71 46.36

Bernachi et al 2001

1717 de 36 de 36

Resultados: intercambio gaseoso

Erythrina poeppigiana

Ci (mol mol-1)

0 200 400 600 800 1000

10% Radiacion40% Radiacion 100% Radiacion

Inga jinicuil

Ci (mol mol-1)

0 200 400 600 800 1000

Inga oerstediana

Ci (mol mol-1)

0 200 400 600 800 1000 1200

Claramente existe cierta aclimatación de la capacidad fotosintética de las hojas, la fotosíntesis no es influenciada solamente por la cantidad de la luz sino por la aclimatación al ambiente donde esta se desarrollo

1818 de 36 de 36

10 % Radiacion

E. p I. j I. o I. p I. v

40% Radiacion

100% Radiacion

En general menor Vcmax en mayor sombra: menor capacidad de carboxilacion de la RUBISCO

1919 de 36 de 36

10 % Radiacion

40 % Radiacion

100 % Radiacion

En general menor Jmax en mayor sombra: menor capacidad de transporte de electrones

2020 de 36 de 36

10 % Radiacion

40 % Radiacion

100 % Radiacion

En pleno sol mayor Vcmax, Jmax pero a costa de una mayor Rd, es caro energéticamente tener mayor capacidad fotosintética

2121 de 36 de 36

E. poeppigiana

6 8 10 12 14

I. juinicuil

Hora del dia

6 8 10 12 14

I. oerstediana

6 8 10 12 14

Cursos diurnos de fotosíntesis muestran mayor tasa instantánea en pleno sol; pero no todas las especies se comportan igual, I. juinicuil con buen desempeño en 40%

2222 de 36 de 36

6 8 10 12 14

Hora del dia

6 8 10 12 14 6 8 10 12 14 16

La conductancia estomática parece ser mayor en pleno sol pero mas variable entre especies que la fotosíntesis, I. juinicuil con desempeño similar en 100% y 40%

2323 de 36 de 36

6 8 10 12 14

Hora del dia

6 8 10 12 14 6 8 10 12 14

La eficiencia de utilización de agua (EUA) instantánea, en general muestra ser mayor en pleno sol, plantas en pleno sol son mas eficientes en el uso de agua!!!!!!!Pero como siempre no todas las especies I. juinicuil muestra igual EUA en 40% y 100%

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21 Dic 2011

10% RAD40% RAD100% RAD

23 Dic 2011

Día más nubladopero baja HR

2525 de 36 de 36

21 Dic 2011

23 Dic 2011

eraLa EUA depende de

las condiciones ambientalestambién de la especies

Días mas nublados menor EUAI. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia

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21 Dic 2011

23 Dic 2011

eraLa EUA depende de

las condiciones ambientalestambién de la especies

Días mas nublados menor EUAI. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia

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10% Sol Pleno Sol

10Plantas Aclimatadas a 100% Plantas Aclimatadas a 10%

10% Sol Pleno Sol

Plantas en su ambiente de aclimatacion

Cuando plantas aclimatadas en 10% fueron transferidas a 100% y plantas aclimatadas en 100% fueron Transferidas a 10%, vemos mas claro el efecto de aclimatación, las plantas se desempeñaron mejor en El ambiente que había crecido, pero aun así EUA fue mejor en plenos sol

2828 de 36 de 36

Tratamiento de Radiacion (%)

0 20 40 60 80 100

E. poeppigiana I. juinicuilI. oerstedianaI. pucntactaI. vera

Tratamiento de Radiacion (%)

0 20 40 60 80 100

Resultados: crecimiento y partición de biomasa

La reduccion en altura y diametro segun la radiacion no es lineal, tampoco es igual entre especies

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Radiacion (%)

0 20 40 60 80 100

E. poeppigiana I. juinicuilI. oerstedianaI. punctacta I. vera

Radiacion (%)

0 20 40 60 80 100

Resultados: crecimiento y partición de biomasa

La reduccion en area foliar y biomasa segun la radiacion no es lineal, tampoco es igual entre especies , cuales son los mecamismos de esto???? Realmente esa es otra historia!!!!! Al menos 10 filminas mas

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Conclusiones

El mayor crecimiento se presento en el nivel de luz al 100 % , así mismo también a 40 % presento mayor crecimiento comparado con 10 % pero no vario mucho con respecto a 100 % principalmente las especies de Erythrina poeppigiana e inga vera por lo cual recomendamos este nivel de 40 % de luz al querer introducir estas especies en sistemas agroforestales bajo sombra.

Inga oerstediana e inga jinicuil tienen buen comportamiento a 40 % de sombra y estas son generalmente las preferida por el productor para utilizarlas en sistemas agroforestales en café.

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Agradecimientos Agradecemos al Proyecto: “Banano en cafetales bajo sombra”

financiado por GIZ y manejado por Bioversity International (http://bananas.bioversityinternational.org/)

Especialmente el tercer autor agradece a Charles Staver por las ideas y discusiones que se generan en campo y que realmente han impulsado este trabajo.

A UCATSE por bridar las condiciones y equipos para realizar mediciones de crecimiento que se llevaron a cabo en la investigación.

Agradecemos muy especialmente a FUNICA el cual nos apoyo económicamente para realizar esta investigación.

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Muchas Gracias!

Merci beaucoup!

Thanks very much!

Harvin Martin Centeno Velasquez

centeno_harvin@yahoo.com

Wilson Ricardo Cabezas Espinales

espinaleswil@yahoo.es

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