Caracterización preliminar de especies leguminosas ...

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

2 de 36

Los SAF albergan una ampliagama de especies arbóreas,géneros como Albizia, Inga,Leucaena, Erythrina y Gliricidiason usados comúnmente

Los géneros Inga y Erythrina sonde especial importancia ya queson ampliamente usados comosombra en sistemas perennes(cacao, café)

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

24 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno

Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas

Introducción

3 de 36

Inga y Erythrina especies desucesión temprana secundaria(rápido crecimiento ydemandantes de luz)

Sin embargo presentes ensistemas multi-estrato bajo lasombra de otras especies

Sistemas multi-estratos soncomúnmente citados como unaestrategia contra el cambioclimático especialmente ensistemas con café

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados



Introducción

4 de 36

También mucha de la renovación de la sombra se da enplantaciones ya establecidas donde café y otras especiesestán sobre las leguminosas

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados



Introducción

5 de 36

Preguntas de investigación

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la sombraen el intercambio gaseoso y crecimiento de especies leguminosasarboreas (Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata yErythrina poeppigiana) comúnmente usadas en sistemasagroforestales 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?



6 de 36

Materiales & Metodos

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados



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 losproductores, pero el aprecio por los frutos de trabajadores enfincas causa caída de frutos de café, pero además susceptible aescoba de brujaLa semilla de estas especies fue colectada en Matagalpa y Jinotegaen sistemas con café, excepto por I. juinicuil donde la semilla fuecomprada de frutos en el mercado de Jinotega.

7 de 36

Materiales & Metodos: Especies

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

Esperados



Inga oerstediana Inga vera Inga punctata

8 de 36


Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

Esperados



Erythrina poeppigianaInga jinicuil

9 de 36


Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados



Erythrina poeppigiana Inga punctata

Inga oerstediana Inga vera Inga jinicuil

10 de 36

Materiales & Metodos: Tratamientos

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

100% Radiación

del pleno sol

40% Radiación

del pleno sol

10% Radiación

del pleno sol



11 de 36

Materiales & Métodos: fotosíntesis

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

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 Wilson Espinales, Harvin Centeno


Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

Esperados

Altura

Numero de hojas

Diametro

13 de 36

Materiales & Métodos: biomasa

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

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



14 de 36

Materiales & Métodos: análisis de datos

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

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



15 de 36

Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

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



Farquhar et al 1980Sharkey et al 2007

16 de 36

Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados

Esperados



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

17 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados



Resultados: intercambio gaseoso

Erythrina poeppigiana

Ci (mol mol-1

)

0 200 400 600 800 1000

An

(

mo

l m

ol-1

)

0

5

10

15

20

25

10% Radiacion

40% 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

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Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




10 % Radiacion

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

Vcm

ax (

mo

l m

-2 s

-1)

0

20

40

60

80

100

40% Radiacion


100% Radiacion


En general menor Vcmax en mayor sombra: menor capacidad de

carboxilacion de la RUBISCO

19 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




10 % Radiacion


Jm

ax (

mo

l m

-2 s

-1)

0

20

40

60

80

100

120

140

40 % Radiacion


100 % Radiacion


En general menor Jmax en mayor sombra: menor capacidad de

transporte de electrones

20 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




10 % Radiacion


Rd

(

mo

l m

-2 s

-1)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

40 % Radiacion


100 % Radiacion


En pleno sol mayor Vcmax, Jmax pero a costa de una mayor Rd, es caro

energéticamente tener mayor capacidad fotosintética

21 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




E. poeppigiana

6 8 10 12 14

An (

mol m

-2 s

-1)

-2

0

2

4

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%

22 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




6 8 10 12 14

gs (

mol m

-2 s

-1)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

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%

23 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




6 8 10 12 14

EU

A insta

nta

ne

a (

mol C

O2 m

ol-1

H2O

)

-1

0

1

2

3

4

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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Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




21 Dic 2011

E.

po

ep

pig

ian

a

I. ju

inic

uil

I. o

ers

ted

ian

a

I. p

un

cta

ct

I. v

era

An (

mol m

-2s

-1)

0

2

4

6

8

10

12

14

10% RAD

40% RAD

100% RAD

23 Dic 2011

E.

po

ep

pig

ian

a

I. ju

inic

uil

I. o

ers

ted

ian

a

I. p

un

cta

ct

I. v

era

Día más nublado

pero baja HR

25 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




21 Dic 2011

E. po

ep

pig

ian

a

I. juin

icuil

I. o

ers

ted

ian

a

I. p

uncta

ct

I. v

era

EU

A insta

nta

nea (

mol C

O2 m

ol-1

H2O

)

0

2

4

6

8

10% RAD

40% RAD

100% RAD

23 Dic 2011

E. po

ep

pig

ian

a

I. juin

icuil

I. o

ers

ted

ian

a

I. p

uncta

ct

I. v

eraLa EUA depende de

las condiciones ambientales

también de la especies

Días mas nublados menor EUA

I. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia

Día más nublado

pero baja HR

26 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




21 Dic 2011

E. po

ep

pig

ian

a

I. juin

icuil

I. o

ers

ted

ian

a

I. p

uncta

ct

I. v

era

EU

A insta

nta

nea (

mol C

O2 m

ol-1

H2O

)

0

2

4

6

8

10% RAD

40% RAD

100% RAD

23 Dic 2011

E. po

ep

pig

ian

a

I. juin

icuil

I. o

ers

ted

ian

a

I. p

uncta

ct

I. v

eraLa EUA depende de

las condiciones ambientales

también de la especies

Días mas nublados menor EUA

I. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia

Día más nublado

pero baja HR

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Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados




10% Sol Pleno Sol

An (

mol m

-2s

-1)

0

2

4

6

8

10

Plantas Aclimatadas a 100%

Plantas Aclimatadas a 10%

10% Sol Pleno Sol

EU

A insta

nta

nea (

mol C

O2 m

ol-1

H2O

)0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Plantas en su ambiente

de aclimatacion

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

28 de 36

Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados



Tratamiento de Radiacion (%)

0 20 40 60 80 100

Altura

rela

tiva a

Ple

no S

ol (%

)

0

20

40

60

80

100

120

140

E. poeppigiana

I. juinicuil

I. oerstediana

I. pucntacta

I. vera

Tratamiento de Radiacion (%)

0 20 40 60 80 100

Dia

metr

o r

ela

tivo a

Ple

no S

ol (%

)

0

20

40

60

80

100

120

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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Introducción

Objetivos

Preguntas

Materiales

Métodos

Resultados



Radiacion (%)

0 20 40 60 80 100

Bio

masa r

ela

tiva a

Ple

no S

ol (%

)

0

20

40

60

80

100

120

140

E. poeppigiana

I. juinicuil

I. oerstediana

I. punctacta

I. vera

Radiacion (%)

0 20 40 60 80 100

Are

a r

ela

tiva a

Ple

no S

ol (%

)

0

20

40

60

80

100

120

140

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 % , asímismo también a 40 % presento mayor crecimiento comparadocon 10 % pero no vario mucho con respecto a 100 %principalmente las especies de Erythrina poeppigiana e inga verapor lo cual recomendamos este nivel de 40 % de luz al quererintroducir estas especies en sistemas agroforestales bajosombra.

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 pararealizar mediciones de crecimiento que se llevaron a caboen la investigación.

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



http://bananas.bioversityinternational.org/

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Muchas Gracias!

Merci beaucoup!

Thanks very much!

Harvin Martin Centeno Velasquez

[email protected]

Wilson Ricardo Cabezas Espinales

[email protected]



mailto:[email protected]




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