UDO Agrícolaudoagricola.orgfree.com/V12N2UDOAg/V12N2UDOAg.pdf · La REVISTA CIENTIFICA UDO de la Escuela de Ingeniería Agronómica de la AGRÍCOLA ... Postal 3, Ipostel. La Hechicera

“ UDO Agrícola

VOLUMEN 12 ABRIL-JUNIO 2012 NÚMERO 2

Revista Científica de la Escuela de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente

ISSN 1317 - 9152 Depósito Legal pp200102Mo1203

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

Autoridades Rectorales

Rector: Milena Bravo de Romero

Vice-Rector Académico: Jesús Martínez Yépez

Vice-Rector Administrativo: Tahís Pico de Olivero

Secretario: Juan Bolaños Curvelo

Autoridades del Núcleo Monagas

Decano: Ernesto Hurtado

Coordinador Académico: Felix Cedeño

Coordinador Administrativo: Nelson Montenegro

Director Escuela de Ingeniería Agronómica: Omar Lanz

Jefe Departamento de Agronomía: María Zerpa

Jefe Departamento de Ingeniería Agrícola: Marden Vásquez

Jefe Departamento de Economía Agrícola: Angel Martínez

Impreso en Maturín por el Departamento de Publicaciones del Núcleo de Monagas de la Universidad de Oriente, Venezuela. 100 ejemplares

Diseño y Diagramación (Edición Técnica) realizados por Prof. Jesús Rafael Méndez Natera

Páginas en Internet de la Revista: http://udoagricola.udo.edu.ve, http://www.udoagricola.orgfree.com,

http://www.bioline.org.br/cg, http://udoagricola.150m.com http://dialnet.unirioja.es/servlet/revista?tipo_busqueda=CODIGO&clave_revista=8490

(En estas páginas en Internet se muestran las fotos a todo color)

REVISTA CIENTÍFICA UDO AGRÍCOLA

Revista de la Escuela de Ingeniería Agronómica del Núcleo de Monagas de la Universidad de

Oriente

La REVISTA CIENTIFICA UDO AGRÍCOLA de la Escuela de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, es una publicación arbitrada de distribución gratuita que publica un volumen al año con un número por volumen, pudiéndose publicar uno o más suplementos por volumen. La presentación de trabajos implica el compromiso del autor o autores en cuanto a que el material presentado no ha sido ni será publicado en otros medios de difusión, ya sean extranjeros o nacionales. La Revista publica artículos científicos originales e inéditos en Ciencias Agrícolas que enfoquen aspectos de agronomía, botánica, entomología, fitopatología, suelos, ingeniería agrícola, genética y mejoramiento de plantas, ecología, biotecnología, sociales, economía, etc. También pueden artículos en las áreas de Veterinaria, Zootecnia, Tecnología de Alimentos, Ambiente y Biología terrestre y acuática tanto vegetal como animal. Pueden publicarse avances de trabajos, notas técnicas, cartas con opiniones o comentarios debidamente argumentados y reseñas de libros, así mismo podrán publicarse revisiones bibliográficas o monografías, a solicitud del Consejo Directivo o por iniciativa propia del autor o autores. La Revista no se hace responsable de los conceptos y opiniones emitidos por los autores de los trabajos publicados en la misma. Para solicitar cualquier información puede enviar un correo a la siguiente dirección electrónica: [email protected]. Abreviatura recomendada para citas bibliográficas: UDO Ag.

La Revista Científica UDO Agrícola está indexada en Catálogo de Latindex (México), Scopus

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Adicionamente está indexada em Electronic Sites of Leading Botany, Plant Biology and Science

Journals (http://www.e-journals.org/botany/#R) y Genamics JournalSeek (http://journalseek.net/cgi-bin/journalseek/journalsearch.cgi?field=issn&query=1317-9152). Biblioteca Virtual de Biotecnología para las Américas, Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), México (http://biblioteca.ibt.unam.mx/virtual/letra.php?letra=R); BiblioVie, Le portail d'information scientifique des unités CNRS en Sciences de la Vie. Francia. http://bibliovie.inist.fr/revues_chercher.php?id =2821&adv=&search=&searchAdv=&lettre=acces=&dom=BIO&sousdom=AGR&port=&ed=&limit=0&numsel=89, E-Journals, Zugänglich für TU BS, Universitätsbibliothek der TU Braunschweig, Pockelsstr, Braunschweig. Alemania. http://www.biblio.tu-bs.de/db/cool/grec.php?urN=45295 y Electronic Journals Libraryhttp://rzblx1.uniregensburg.de/ezeit/warpto.phtml?bibid=AAAAA&colors= 7&lang=en&jour_id=56398

EDITORIAL

El 12 de febrero de 1962 ingresaron a nuestras aulas, en Jusepín, un contingente de 31 alumnos de Ingeniería Agronómica, quienes habían culminado los Cursos Básicos en Cumaná, marcando de esta manera el comienzo de una de las especialidades que más satisfacciones ha aportado a la Universidad de Oriente y cuya cosecha puede observarse no sólo en sus egresados que, desde 1965, pasaron a encabezar los esfuerzos para el desarrollo agrícola nacional y regional; sino también en su extensa labor de investigación y extensión que cumplen docentes y estudiantes. Nuestra escuela cumple 50 años de fundada y ha sido la escuela con la mayor productividad y que ha dado mayor respaldo al desarrollo sustentable de la región, son más de 1700 ingenieros agrónomos quienes han nacido en esta escuela y han permitido lograr el mejor de los reconocimientos, los mejores proyectos y las más importantes alianzas con instituciones públicas y privadas del pais. La Escuela de Ingeniería Agronómica marcó un hito en la historia agronómica del país, cuando posterior a una evaluación internacional fue acreditada para estar inmersa en el Mercado Regional del Sur (MERCOSUR) y a la par de paises como Argentina, Brasil, Uruguay, Perú, Ecuador y Chile, sirviendo esta acreditación como licencia para el intercambio de conocimientos y experiencias con el mundo. Del pueblo venimos y hacia el pueblo vamos Los Editores

Volumen 12 Abril-Junio 2012 Número 2

Revista Científica UDO Agrícola

Volumen 12, N° 2, 2012

Comité Editorial

Editores Principales (Escuela de Ingeniería Agronómica, Universidad de Oriente)

Jesús Rafael Méndez Natera Víctor Alejandro Otahola Gómez

Editores Asociados (Escuela de Ingeniería Agronómica, Universidad de Oriente)

Departamento de Agronomía: Nilda Alcorcés de Guerra

Departamento de Ingeniería Agrícola: Américo José Hossne García Departamento de Economía: Beatriz Febres de Milano

Consejo de Árbitros del Volumen 2012 No 2

Aida Tania Rodríguez Pedroso

Unidad de Ciencia y Técnica de Base Los Palacios, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Km. 1,5 Carretera La Francia, Los Palacios, Pinar del Río, CP 22900, Cuba.

Alex Eugenio Amaya Aguilar

Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Oriente. 4ta Calle Poniente No 705, San Miguel, El Salvador.

Alexis José Zambrano García Universidad de Los Andes, Facultad de Ciencias, Departamento de Química, Apartado Postal 3, Ipostel. La Hechicera Mérida, 5101-A, Venezuela.

Andrés Felipe Rodríguez Vásquez

Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Agrícola. Cra. 45 No. 45 – 03, Bogotá, Colombia.

Antonio Zapata Sierra

Departamento de Ingeniería Rural. Escuela Politécnica Superior. Universidad de Almería. 04120. Almería, España.

Argelia Escalona

Departamento de Fitotecnia, Decanato de Agronomía, Universidad Centroccidental "Lisandro Alvarado". Apartado 400. Barquisimeto, estado Lara, Venezuela.

Atilio Alberto Higuera Moros Facultad de Agronomía, Universidad del Zulia (LUZ). Avenida 16 (Guajira). Ciudad Universitaria “Dr. Antonio Borjas Romero”. Núcleo Agropecuario. Maracaibo, estado Zulia, Venezuela.

Carlos Baeza

Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas, Departamento de Botánica, Casilla 160-C, Universidad de Concepción, Concepción, Chile.

Carlos Rodrigo Morales Carrasco Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencias Humanas y de la Educación. Ecuador.

Cesar Augusto Aguirre

Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER), Facultad de Ciencias Agropecuarias. Ruta 11, Km 10. Oro Verde – Paraná 3100, Entre Ríos, Argentina,

César Carrillo Trueba Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. Cesar Gabriel Meiners Mandrujano

Instituto de Ciencias Marinas y Pesquerías (ICIMAP). Universidad Veracruzana. Calle Hidalgo No. 617. Colonia Río Jamapa. CP 94290. Boca del Río, Veracruz, México.

Claudia Susana Gallardo

Facultad Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER). Ruta 11 Km 10, Oro Verde - C.C..24 - C.P. 3100 Paraná, Entre Río, Argentina.

Creucí María Caetano

Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira, Escuela de Posgrados, Carrera 32 Vía Candelaria, Barrio Chapinero, Palmira, Valle del Cauca, Colombia.

Cristian Ariel Humano Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Jujuy (UNJU). Alberdi 47.CP 4600. Jujuy. Argentina.

Daniel C. Dourson Belize Foundation for Research and Environmental Education, P.O. Box 129, Punta Gorda, Belize Central America.

Dante Basilio Prokopiuk

Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad Nacional del Nordeste. Sargento Cabral 2139 – 3400. Corrientes, Corrientes, Argentina

Darío Méndez Cuadro

Grupo de Productos Naturales. Universidad de Cartagena. Cartagena. Departamento Bolívar. Colombia.

Edilberto Guevara Pérez Centro de Investigaciones Hidrológicas y Ambientales (CIHAM). Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo, Valencia, estado Carabobo, Venezuela.

Edwin Javier Barrios Gómez

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Campo Experimental Zacatepec. Km 0,5 Carretera Zacatepec-Galeana, Colonia Centro Zacatepec C.P. 62780, Zacatepec, Morelos, México.

Elizabeth Contreras López

Centro de Investigaciones Químicas, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. C.P. 42076, Pachuca, Hidalgo, México.

Enrique Valente Sánchez Rodríguez

Instituto Manantlán de Ecología y Conservación de la Biodiversidad, Universidad de Guadalajara, Independencia Nacional 151, Autlán, Jalisco, México.

Erdal Çokça

Department of Civil Engineering, Middle East Technical University, 06531 Ankara, Turkey.

Esther Julia Naranjo Gomez Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales, Instituto de Biologia, Universidad de Antioquia. A.A. 1226, Medellin, Colombia.

Franklin Paredes

Grupo para Investigaciones sobre Cuencas Hidrográficas y Recursos Hidráulicos, Programa Ingeniería. Universidad Nacional Experimental de los Llanos Ezequiel Zamora (Unellez). Vice-Rectorado de Infraestructura y Procesos Industriales (VIPI). Vía Manrique, San Carlos, 2201. Estado Cojedes, Venezuela.

Freddy Forero Longas

Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA). Centro de Investigación Nataima. Km 9 vía Espinal, Chicoral, Tolima. Colombia.

Georgina Flores Escobar

Departamento de Fitotecnia, Universidad Autónoma Chapingo. Km. 38.5 Carretera México-Texcoco, México.

Graciela Lavia

Instituto de Botánica del Nordeste (IBONE), Facultad de Ciencias. Exactas y Naturales y Agrimensura. Universidad Nacional del Nordeste (UNNE). Ruta 5 Km. 2,5 - C.C. 291 - (3400) Corrientes, Argentina.

Héctor Martín Durán García

Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Avenida Dr. Manuel Nava. Zona Universitaria, 78290 San Luis Potosí, S.L.P, México

Helal Ragab Moussa

Radioisotope Department, Atomic Energy Authority, Malaeb El-Gamaa St., Dokki, Giza, 12311 Egypt.

Helber Milton Orjuela Matta

Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Agrícola. Cra. 45 No. 45 – 03, Bogotá, Colombia.

İ. İrem Tatlı Çankaya

Hacettepe University, Faculty of Pharmacy, Department of Pharmaceutical Botany. Sıhhıye, 06100, Turkey.

Isabel Loza Rivera

Herbario Nacional de Bolivia, Instituto de Ecología, Universidad Mayor de San Andrés, Casilla 1007- Correo Central, La Paz, Bolivia

Iván Dimitri Santos Castillo Universidad San Carlos de Guatemala, Facultad de Agronomía, Subarea Manejo de Suelo y Agua. Guatemala.

Jajaira del Carmen Oballos Salas

Universidad de Los Andes, Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales, Instituto de Geografía y Conservación de los Recursos Naturales, Laboratorio de Suelos, Mérida, Venezuela.

Javier Añorve Morga

Laboratorio de Biotecnología 1. Centro de Investigaciones Químicas. Universidad Autonoma del Estado de Hidalgo. Ciudad Universitaria. Carretera Pachuca-Tulancingo, Km 4,5. C.P. 42076, Pachuca, Hidalgo, México.

Javier de la Cruz

Unidad de Investigación y Desarrollo de Alimentos, Instituto Tecnológico de Veracruz. M.A. de Quevedo N° 2779 Colonia Formando Hogar Veracruz, Veracruz. C.P. 91897 México.

Jean Didié Memel

Laboratoire de Biologie et de Cytologie Animales, UFR des Sciences de la Nature, Université d’Abobo - Adjamé, 02 BP 801 Abidjan 02, Côte D’ivoire.

Joel Francisco Mejía Barazarte

Universidad de Los Andes, Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales, Instituto de Geografía y Conservación de los Recursos Naturales, Laboratorio de Suelos, Mérida, Venezuela.

Jorge Adrián Rosales Casián Laboratorio de Ecología Pesquera, Departamento de Ecologia Marina, Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California (CICESE). Carretera Ensenada-Tijuana No. 3918. Fraccionamiento Zona Playitas. Código Postal 22860. Apartado Postal 360. Ensenada, Baja California, México.

José Gregorio Mendoza Mendoza

Grupo de Investigación de Suelos y Aguas (GISA), Universidad de Los Andes (ULA). Núcleo Universitario Rafael Rangel (NURR). Avenida Isaías Medina Angarita, Sector Carmona. Apartado Postal Nº 177. Trujillo, estado Trujillo, Venezuela.

José Rafael Lozada

Facultad de Ciencias Forestales, Universidad de los Andes. Vía Los Chorros de Milla, Mérida 5101A, estado Mérida, Venezuela.

Juan Carlos Quintana Díaz Avenida 41 Edificio 73 apt. 13, entre 34 y 40, Artemisa, La Habana, Cuba. Juan Ernesto Mora Montero

Instituto Nacional de Innovación y Transferencia en Tecnología Agropecuaria (INTA). Apartado Postal. 382 Centro Colón, Costa Rica.

Juan Tay Urbina Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigación Quilamapu, Casilla 426, Chillán, Chile.

Julián Cuevas González Departamento de Producción Vegetal. Universidad de Almería, España. Luis Alberto Avilán Rovira

Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Apdo. 4653. Av. Universidad, vía el Limón. Maracay 2101, estado Aragua. Venezuela.

Luis Alberto Hermoso Gallardo Laboratorio de Clonación y Genética Vegetal. Facultad de Ciencias. Universidad Central de Venezuela. Caracas, Venezuela

Luz del Carmen Lagunes Espinoza

Colegio de Postgraduados. Campus Tabasco. Área de Ciencia Vegetal. Periférico Carlos A. Molina s/n. Carretera Libre Cárdenas-Coatzacoalcos Km 21, Poblado C-27, Municipio de Cárdenas, Tabasco. C. P. 86500, México.

Marcelo Gutiérrez Seijas Facultad de Ciencias Agropecuarias, Escuela de Ingeniería Agroindustrial. Universidad Nacional de Trujillo. Perú.

Marelia Puche

Universidad Central de Venezuela (UCV), Facultad de Agronomía, Maracay, 2101, estado Aragua, Venezuela.

María Claudia Castañeda Saucedo Colegio de Postgraduados (COLPOS). Km. 36.5, Carretera México-Texcoco, Montecillo, Texcoco 56230, Estado de México, México.

María de la Luz Pérez Rea Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro. División de Estudios de Posgrado. C. U. Cerro de las Campanas, S/N, C.P. 76010, México.

María de las Nieves Rodríguez Mendoza

Colegio de Postgraduados, carretera México–Texcoco, km 35.5 Montecillo, Texcoco, 56230, Estado de México, México

María del Carmen Álvarez Ávila

Programa de Agroecosistemas Tropicales, Colegio de Postgraduados Campus Veracruz. México.

María José Polo Gómez

Grupo de Dinámica Fluvial e Hidrología. Escuela Técnica superior de Ingenieros Agrónomos y de Montes. Universidad de Córdoba. Campus de Rabanales. Edificio Leonardo da Vinci. Área de Ingeniería Hidráulica. 14071, Córdoba, España.

María Margarita Chiang Vega

Departamento de Administración y Auditoria. Universidad del Bio Bio. Avenida Collao, 1202, Casilla 5-C, Concepción, Chile.

María Nofuentes Muñoz

Grupo de Dinámica Fluvial e Hidrología. Escuela Técnica superior de Ingenieros Agrónomos y de Montes. Universidad de Córdoba. Campus de Rabanales. Edificio Leonardo da Vinci. Área de Ingeniería Hidráulica. 14071, Córdoba, España.

María Rosa Landriscini

Laboratorio de Humus y Biodinámica del Suelo (LAHBIS), Departamento de Agronomía, Universidad Nacional del Sur y Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida. San Andrés 700, Bahía Blanca, Buenos Aires, Argentina.

Maribel del Carmen Ramírez Villalobos

Universidad del Zulia, Facultad de Agronomía. Maracaibo Estado Zulia, Apartado 15205. ZU4005, Venezuela.

Maximino Luna Flores

Unidad Académica de Agronomía, Universidad Autónoma de Zacatecas. Km 15,5 carretera Zacatecas–Guadalajara. Cieneguillas, Zacatecas, México.

Miguel René Mogollón Lancheros Departamento de Agronomía, Facultad de Agronomía, Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia.

Mirwais Mauj Qaderi Department of Biology, Mount Saint Vincent University, 166 Bedford Highway, Halifax, Nova Scotia B3M 2J6, Canada.

Mohammed A. Hamza Department of Agriculture and Food. 444 Albany Highway. Albany, Western Australia, 6330. Australia

Mumuni Audu Momoh Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmaceutical Sciences, University of Nigeria, 410001 Nsukka, Nigeria.

Nayer Mohammadkhani Biology Department, Faculty of Science, Urmia University, Iran. Neida Magaly Pineda Contreras

Grupo de Investigación de Suelos y Aguas (GISA), Universidad de Los Andes (ULA). Núcleo Universitario Rafael Rangel (NURR). Avenida Isaías Medina Angarita, Sector Carmona. Apartado Postal Nº 177. Trujillo, estado Trujillo, Venezuela.

Nelda Dezzeo Ecología Forestal, Centro de Ecología, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC). Carretera Panamericana, Km 11, Altos de Pipe, San Antonio de los Altos, estado Miranda, Venezuela.

Nelson José Montaño Mata

Universidad de Oriente. Escuela de Ingeniería Agronómica. Departamento de Agronomía. Maturín. 6201. estado Monagas. Venezuela.

Netzahualcoyotl MayekPérez

Laboratorio de Biotecnología Vegetal, Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional, Boulevard del Maestro s/n Esquina Elías Piña, Colonia Narciso Mendoza, CP 88710, Reynosa, Tamaulipas, México.

Nilda Alcorcés de Guerra

Universidad de Oriente. Núcleo de Monagas. Postgrado Agricultura Tropical. Laboratorio de Citogenética. Maturín, 6201. Venezuela.

Omar González Cueto Departamento de Ingeniería Agrícola, Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas,

Santa Clara, Villa Clara. Cuba. Oscar Sosa Nishizaki Laboratorio de Ecología Pesquera, Departamento de Oceanografía Biológica, Centro de

Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California (CICESE). Carretera Ensenada-Tijuana No. 3918. Fraccionamiento Zona Playitas. Código Postal 22860. Apartado Postal 360. Ensenada, Baja California, México.

Patricia Castellanos Pineda Grupo de investigación Museia, In3, Universitat Oberta de Catalunya. España Pedro Cervantes Hernández Universidad del Mar. Puerto Ángel, Distrito de San Pedro Pochutla, A. P. 47 Puerto

Ángel, Oaxaca, 70902, México. Pilar Alonso Martín Departamento de Psicología Evolutiva y de la Educación. Facultad de Ciencias de la

Educación. Campus de “El Carmen”, Universidad de Huelva. Avenida de las Fuerzas Armadas s/n, 21007. Huelva. España.

Rafael Puga Millán

Centro de Investigaciones Pesqueras, 5ta Avenida y 246 Barlovento, Ciudad de la Habana, Cuba.

Rahim Abdulkarimi Islamic Azad University, Boukan Branch, Boukan, Iran. Raimundo Cabrera Pérez

Control Integrado de Plagas y Enfermedades de los Vegetales (CIPEV). Unidad Docente e Investigadora de Fitopatología. Departamento de Biología Vegetal. Facultad de Biología. Universidad de La Laguna. Avenida Astrofísico Francisco Sánchez s/n. 38206- La Laguna, Tenerife, Islas Canarias, España.

Ramiro Ramírez Pisco

Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Facultad de Ciencias. A.A. 3840. Medellín, Colombia.

Ramón Arteaga Ramírez

Departamento de Irrigación. Universidad Autónoma de Chapingo. Km 38,5 Carretera México-Texcoco, Chapingo, Estado de México. México.

Ramón Rodríguez Macías

Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad de Guadalajara (UdeG). Apartado Postal 39-82. C.P. 45110, Guadalajara, Jalisco. México.

Reinaldo Pire

Post-Grado de Agronomía, Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA), Tarabana. Apartado 400 Barquisimeto, estado Lara, Venezuela.

Rigel Liendo Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA). Maracay, estado Aragua, Venezuela

Roberto Gómez García

Hospital Materno Infantil Inguarán, SS. Distrito Federal, México. Universidad Autónoma de México, Iztalaca. México.

Roberto Sayavedra Soto Sociedad Mexicana para la Divulgación de la Ciencia y la Técnica (SOMEDICYT). DGDC - Universum. Casita de las Ciencias, planta alta. Ciudad Universitaria (Circuito Cultural s/n). Código Postal 04510. México D.F. México.

S. W. Mpoloka

Department of Biological Sciences, University of Botswana, P/Bag 00704, Gaborone, Botswana.

Salud Pérez Gutiérrez

Departamento de Sistemas Biológicos, Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco. Calzada del Hueso 1100 Colonia Villa Quietud C.P. 04960 México D.F. México.

Shahzad Maqsood Ahmed Basra Departmrnt of Crop Physiology, University of Agriculture, Faisalabad-38040, Pakistan. Silvia Bautista Baños

Centro de Desarrollo de Productos Bióticos, Instituto Politécnico Nacional. Km 8,5 Carretera Yautepec-Jojutla, Col. San Isidro. 62731, Yautepec, Morelos. México.

Silvia Burés Pastor Burés Innova. C/ Andorra, 3108830 Sant Boi de Llobregat, Barcelona, España. Silvia Patricia Pérez

Cátedra de Climatología Agrícola, Facultad de Agronomía. Universidad de Buenos Aires. Avda. San Martín 4453 (C1417DSE) Buenos Aires, Argentina.

Snežana Bogosavljević Bošković

Faculty of Agronomy, Department of Animal Husbandry, University of Kragujevac, Cara Dusana 34, 32000 Cacak, Serbia.

Tamara Molero Paredes

Departamento de Biología, Facultad de Humanidades y Educación, Universidad del Zulia, Apartado 526, Maracaibo 4001-A, Estado Zulia, Venezuela.

Thomas Keller

Department of Soil Sciences, Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), P.O. Box 7014, 75007 Uppsala, Sweden.

Vida Rančelienė Institute of Botany, Žaliųjų ežerų str. 49, Vilnius LT-08406, Lithuania. Vilma Evelyn Gómez Zetino Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Oriente. 4ta Calle Poniente No 705,

San Miguel, El Salvador. Vincenzo Tufarelli Department of Animal Production. University of Bari 'Aldo Moro', s. p. Casamassina

Km 3, 70010 Valenzano, Italy. Williams José Méndez Mata

Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico de Caracas, Departamento de Ciencias de la Tierra, Centro de Investigación “Estudios del Medio Físico Venezolano”, Avenida Páez, El Paraíso, 1020, Caracas, D. C. Venezuela.

Xiaoyong Cui

College of Resources and Environment, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, People’s Republic of China.



CONTENIDO Páginas Agronomía. Evaluación de Cultivares (Agronomy. Cultivar Evaluation) Felipe Rafael GARCÉS FIALLOS, Ronal Gabriel ZABALA PALACIOS, Teofilo Gorki DÍAZ CORONEL y Daniel Federico VERA AVILÉS

Evaluación agronómica y fitosanitaria de germoplasma de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) en el trópico húmedo Ecuatoriano Agronomic and phytosanitary assessment of bean (Phaseolus vulgaris L.) germplasm in the Ecuadorian humid tropic

230-240

Kiarash Afsharpour REZAEIEH and Alireza EIVAZI Evaluation of morphological characteristics in five Persian maize (Zea mays L.) genotypes under drought stress Evaluación de las características morfológicas de cinco genotipos de maíz (Zea mays L.) de Persia bajo condiciones de sequía

241-244

María SINDONI VIELMA, Pablo Ricardo HIDALGO LOGGIODICE, Glady CASTELLANOS y Carlos MARÍN

Parámetros de calidad de 19 cultivares de parchita (Passiflora sp.) al sur del estado Anzoátegui, Venezuela Fruit quality parameters of 19 passion fruit (Passiflora sp.) cultivars, at Southern Anzoátegui State, Venezuela

245-252

Agronomía. Cultivo de Tejidos (Agronomy. Tissue Culture) Rafael FERNÁNDEZ DA SILVA

Sistema de regeneración in vitro de híbridos venezolanos de sorgo granífero [Sorghum bicolor (L.) Moench] in vitro regeneration system of Venezuelan hybrids of grain sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]

253-266

Agronomía. Citogenética (Agronomy. Cytogenetics) José del Valle IMERY BUIZA y Hernán CEQUEA RUÍZ

Estudio morfológico y citogenético del híbrido experimental Aloe vera (L.) Burm. f. x A. jacksonii Reyn Morphological and cytogenetic study in experimental hybrid Aloe vera (L.) Burm.f. x A. jacksonii Reyn

267-274

Agronomía. Taxonomía de Plantas (Agronomy. Plant Taxonomy) Wilmer Antonio DÍAZ PÉREZ, Félix DAZA y William SARMIENTO

Composición florística, estructura y diversidad del bosque ribereño del Río Kakada, Cuenca del Río Caura, estado Bolívar, Venezuela Floristic composition, structure and diversity of Kakada river’s riparian forest, Caura river basin, Bolívar state, Venezuela

275-289

Agronomía. Fisiología Vegetal (Agronomy. Plant Physiology) Osmar QUIJADA, Glady CASTELLANO, Ángel CASANOVA, Pascual GUERERE y Ramón CAMACHO

Evaluación del raleo de frutos malformados e inducción floral sobre el rendimiento y la calidad en el cultivo de mango (Mangifera indica L.), variedad Irwin en la planicie de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela Evaluation of thinning of malformed fruit and flower induction on performance and quality in mango (Mangifera indica L.) variety Irwin in the Maracaibo plains, Zulia state, Venezuela

290-297

Agronomía. Propagación de Plantas (Agronomy. Plant Propagation) César E. PUERTA A., Tania RUSSIÁN L. y César A. RUIZ S

Producción de plántulas de pimentón (Capsicum annuum L.) en sustratos orgánicos a base de mezclas con fibra de coco Seedling production of bell pepper (Capsicum annuum L.) in organic substrates based in coconut fiber mixtures

298-306

Continuación …..

Agronomía. Fertilización de cultivos (Agronomy. Crop fertilization) Mauricio LÓPEZ ARCOS, José Edith POOT MATU y Martín Adolfo MIJANGOS CORTEZ

Respuesta del chile habanero (Capsicum chinense L. Jacq) al suministro de abono orgánico en Tabasco, México Response of habanero pepper (Capsicum chinense L. Jacq) organic fertilizer supply in Tabasco, México

307-312

Agronomía. Física de suelos (Agronomy. Soil physics) Américo José HOSSNE GARCÍA, Gerson Enrique PAREDES BARRIOS, Rodolfo Rafael CARVAJAL POREZA, Ernesto José SANTAELLA BARRETO y José Pablo MALAVER AGUIAR

Coherencia interpartículas de un suelo agrícola franco arenoso de sabana. Monagas, Venezuela Agricultural savanna sandy loam soil inter-particle coherence. Monagas State, Venezuela

313-323

Américo José HOSSNE GARCÍA, Yosmer Noel MAYORGA JAIME, Ángela Maryelis ZASILLO CONTRERAS, Luis Daniel SALAZAR BASTARDO and Fernan Andrés SUBERO LLOVERA

Savanna soil water content effect on its shear strength-compaction relationship Efecto del contenido de agua de un suelo de sabana sobre la relación resistencia cortante-compactación

324-337

Agronomía. Ciencia del suelo (Agronomy. Soil science) Clara RONDÓN DE RODRÍGUEZ, Graciano ELIZALDE e Iván José MAZA

Modelo pedogeomorfológico de un área del Delta Superior del río Orinoco afectada por el cierre del caño Mánamo, Venezuela Pedogeomorphologic model from an area of the Orinoco river´s Upper Delta affected by the closure of the Manamo Canal, Venezuela

338-352

Agronomía. Manejo del agua (Agronomy. Water managment) Hamid Reza TOHIDI MOGHADAM, Farshad GHOOSHCHI and Hossein ZAHEDI

Effect of UV radiation and elevated CO2 on physiological attributes of canola (Brassica napus L.) grown under water stress Efecto de la radiación UV y el CO2 elevado sobre caracteres fisiológicos de canola (Brassica napus L.) cultivada bajo estrés hídrico

353-364

Edilberto GUEVARA PÉREZ y Adriana MÁRQUEZ ROMANCE Modelación de la infiltración en un campo agrícola de la cuenca del río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela Modeling of the infiltration in a crop field of Chirgua basin, Carabobo state, Venezuela

365-388

Agronomía. Climatología (Agronomy. Climatology) José Alexander GIL MARÍN, Beatriz I. LOZADA GARCÍA, Nadiezhda LÓPEZ PÉREZ, Luis MARQUEZ y Marielin del Valle SALAZAR GIL

Evidencias de la variabilidad y cambios climáticos en Maturín, estado Monagas, Venezuela Climatic variability and changes evidences at Maturín, Monagas State, Venezuela

389-399

Nadiezhda LÓPEZ PÉREZ Influencia de episodios El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) sobre la precipitación en el Estado Monagas, Venezuela The influence of El Niño Southern Oscillation episodes (ENSO) on rainfall in Monagas State, Venezuela

400-406

Barlin OLIVARES, María SINDONI VIELMA, Jamilet VALDERRAMA y Juan C. ARAY Valorización del conocimiento local y ancestral mediante la percepción del clima en comunidades agrícolas indígenas del sur de Anzoátegui Valorization of local knowledge and ancestral by the perception of climate in indigenous farming communities of southern Anzoátegui

407-417

Agronomía. Satisfacción laboral (Agronomy. Labour satisfaction) Omaira del Valle GARCÍA y José M. ESTRADA

Nivel de satisfacción laboral de los egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo Monagas, Venezuela Level of labour satisfaction of the graduated ones in the career Agricultural Engineering of Universidad de Oriente, Monagas, Venezuela

418-427

Continuación .....

Tecnología de los Alimentos. Evaluación de calidad (Food technology. Quality evaluation) Nayive FERMÍN, Hortensia GALÁN, José GARCÍA y Nelson BRACHO

Evaluación de la calidad físicoquímica y sensorial de tres marcas comerciales de café tostado y molido Physical-chemical and sensory quality evaluation of three commercial brands of roasted and grounded coffeeela

428-438

Mary Del Carmen LARES AMAÍZ, Rafael GUTIÉRREZ, Elevina PÉREZ y Clímaco ÁLVAREZ Efecto del tostado sobre las propiedades físicas, fisicoquímicas, composición proximal y perfil de ácidos grasos de la manteca de granos de cacao del estado Miranda, Venezuela Effect of roasting process on physical and physicochemical properties, proximate composition and fatty acid profile of the cocoa bean from Miranda state, Venezuela

439-446

Judith PRIETO MÉNDEZ, Francisco PRIETO GARCÍA, Alma Delia ROMÁN GUTIÉRREZ y Otilo Arturo ACEVEDO SANDOVAL

Análisis proximal del cultivo de cebada maltera (Hordeum sativum Jess) del sur del estado de Hidalgo y su relación con la calidad de suelos Proximate analysis of malting barley (Hordeum sativum Jess) crop of South of the Hidalgo State and its relationship to soil quality

447-455

Biología acuatica. Producción de peces. (Aquatic Biology. Fish production) Annie del Valle SILVA ACUÑA , Trinidad URBANO, Lorenis MEDINA, Carlos MORENO, Maritza FIGUEROA y Drudys ARAUJO

Relación entre la producción de peces y la variación ambiental en el delta superior del río Orinoco, Venezuela Relationship between fish production and environmental variation in the upper section of the Orinoco river delta, Venezuelaa

456-462

Biology terrestre. Fitoquímica (Terrestrial biology. Phytochemistry) Mitra NOORI, Behrouz MALAYERI, Marzieh MOOSAEI, Ramtin PAKZAD and Mohammad Hady PIRIYE

Effects of heavy metals on the antibacterial properties of Verbascum speciosum Schard Efectos de los metales pesados sobre las propiedades antibacteriales de Verbascum speciosum Schard

463-471

Naudy RAMOS DE LEÓN, María Elena SANABRIA CHÓPITE, Dorian Alcides RODRÍGUEZ GONZÁLEZ y Dilcia ULACIO

Efecto del extracto etanólico de albahaca genovesa (Ocimum basilicum var. Genovese) sobre Cercospora apii Fressen y el tizón temprano del celery (Apium graveolens) Effect of ethanol extract of genovese basil (Ocimum basilicum var. Genovese) on Cercospora apii and early blight of celery (Apium graveolens) Schard

472-478

Zootecnia. Helicicultura (Zootechny. Heliciculture) Olukayode Amos SOGBESAN and Adiaha Alda Alex UGWUMBA

Culture and nutrient values of Limicolaria aurora (Jay, 1989) (Mollusca: Achatinidae) raised in two different substrates Valores del cultivo y de nutrimentos de Limicolaria aurora (Jay, 1989) (Mollusca: Achatinidae) criados en dos diferentes sustratos

479-485

Zootecnia. Producción de aves (Zootechny. Poultry science) Hassan Abdulla MOHAMMED and Erika HORNIAKOVA

Effect of utilization of different types of lipids on amino acid profile in muscles and liver of Ross-308 broiler strain Efecto de la utilización de diferentes tipos de lípidos sobre el perfil de aminoácidos en músculos e hígado de pollos de engorde Ross-308

486-496

Ciencias Ambientales. Manejo de desechos (Environmental Sciences. Waste managment) Noris Inés BELLO GONZÁLEZ y Salvador URBÁEZ

Manejo y disposición final de desechos de mercurio en clínicas odontológicas públicas del estado Monagas, Venezuela Handling and final disposal of mercury wastes in public dental clinics in Monagas state, Venezuela

497-503

Postgrado de Maestría en Agricultura Tropical de la Universidad de Oriente 504

Revista Científica UDO Agrícola 12 (2): 230-240. 2012 230

Evaluación agronómica y fitosanitaria de germoplasma de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) en el trópico húmedo Ecuatoriano

Agronomic and phytosanitary assessment of bean (Phaseolus vulgaris L.) germplasm in the Ecuadorian humid

tropic

Felipe Rafael GARCÉS FIALLOS 1,2 , Ronal Gabriel ZABALA PALACIOS 2, Teofilo Gorki DÍAZ CORONEL 1,3 y Daniel Federico VERA AVILÉS 1,2

1Unidad de Investigación Científica y Tecnológica (UICYT), Universidad Técnica Estatal de Quevedo. Casilla

postal 73. Quevedo, Los Ríos, Ecuador; 2Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Técnica Estatal de Quevedo. Quevedo, Los Ríos, Ecuador y 3Facultad de Ciencias Pecuarias, Universidad Técnica Estatal de

Quevedo. Quevedo, Los Ríos, Ecuador. E-mails: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Autor para correspondencia

Recibido: 12/09/2011 Fin de primer arbitraje: 17/02/2012 Primera revisión recibida: 02/03/2012

Fin de segundo arbitraje: 11/06/2012 Segunda revisión recibida: 04/07/2012 Aceptado: 12/07//2012

RESUMEN

El objetivo fue determinar las características agronómicas y fitosanitarias de líneas promisorias F5 del cruzamiento Cf1- 0-14-1-2 x EVG-06-248, una línea avanzada y tres variedades comerciales de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) durante la época seca en el cantón Quevedo, Ecuador. Los materiales de fréjol evaluados en este experimento, fueron 17 líneas promisorias F5 del cruzamiento Cf4 (Cf1-0-14-1-2 x EVG-06-248), una línea promisoria avanzada obtenida en la UICYT (EVG - 06 - 103) y tres variedades comerciales (Cuarentón, INIAP-473 y CAL-96). Las variables evaluadas fueron agronómicas [días a floración, color de flor, altura de planta e inserción de legumbre, color y forma del grano y, rendimiento de grano (kg ha-1)] y fitosanitarias [incidencia (%) y severidad (%) de roya (Uromyces appendiculatus) y mustia hilachosa (Rhizoctonia solani). El experimento se analizó bajo un diseño de bloque al azar y la comparación de medias se hizo con la prueba de Tukey. En la mayoría de variables evaluadas (agronómicas) se evidenció diferencias estadísticas significativas entre las medias de los materiales de fréjol evaluados y variación en los caracteres evaluados entre las líneas evaluadas, mostrando un comportamiento diferenciado de los mismos, lo que ayudará al fitomejoramiento de esta leguminosa en esta parte del país. La línea Cf4 0-0-4-8 presentó baja severidad de roya y mustia hilachosa y rendimiento semejante a la mejor variedad testigo. Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., comportamiento, líneas promisorias, enfermedades, rendimiento

ABSTRACT The objective was to determine the agronomic and phytosanitary characters on F5 promising lines of cross Cf1 0-14-1-2 x EVG-06-248, an advanced line and three commercial varieties of beans during the dry season in the canton Quevedo, Ecuador. Bean materials tested in this experiment were 17 promising lines F5 by crossing Cf4 (Cf1-0-14-1-2 x EVG-06-248), a promising advanced UICYT obtained in (EVG - 06 - 103) and three commercial varieties (Cuarentón, INIAP-473 and CAL-96). The variables evaluated were: agronomic traits [days to flowering and flower color, plant height and insertion of legume, grain color and shape and grain yield (kg ha-1)] and phytosanitary ones [incidence (%) and severity (%) of rust (Uromyces appendiculatus) and web blight (Rhizoctonia solani)]. The data were subjected to analysis of variance using a randomized complete block design (RCBD) with 21 treatments and three replications. For comparison among treatment means, the multiple range test of Tukey at 5% was used. Most agronomic variables evidenced statistically significant differences among means of bean materials tested and also variation in character among lines tested was detected, showing different performance. Results will help the breeding of this crop in this part of Ecuador. The line Cf4 0-0-4-8 showed low severity of rust and web blight and performance like the best control variety. Key words: Phaseolus vulgaris L., performance, promissory lines, diseases, yield.

INTRODUCCIÓN

El fréjol (Phaseolus vulgaris L.)

perteneciente a las Dicotiledóneas, Orden Fabales y

Familia Fabaceae (Freire, 2004), forma parte de la dieta básica de los países en desarrollo, por su precio accesible y también por ser fuente de proteínas vegetales y hierro (Garcés, 2011). Aporta también

Garcés Fiallos et al. Evaluación agronómica y fitosanitaria de germoplasma de fréjol en el trópico húmedo Ecuatoriano


fibra, ácido fólico, tiamina, potasio, magnesio y zinc (Araya y Hernández, 2006), inclusive contiene compuestos bioactivos que ayudan a la prevención del cáncer (Bennink, 2010; Meghan, 2010).

El fréjol en el Ecuador es la leguminosa más cultivada y consumida sea como grano seco ó grano fresco (con alto contenido de humedad cosechado antes de la madurez fisiológica) (Ernest et al., 2008). Dos tipos de fréjol en función de su crecimiento son sembrados en el Ecuador: los arbustivos en los valles del Chota (Carchi e Imbabura), Guayllabamba y Tumbaco (Pichincha), Patate (Tungurahua), Gualaceo y Yunguilla (Azuay), Vilcabamba, Catamayo y Malacatos (Loja); y los volubles (trepadores), en las provincias del Carchi, Imbabura, Pichincha, Chimborazo, Bolívar y Loja (INIAP, 1999).

La superficie promedio total cosechada en el

país en los cinco últimos años ha sido de 22,186 ha, correspondientes a 3,410 ha para fréjol arbustivo y 18,776 ha para volubles. El rendimiento promedio para fréjol seco es de 350 kg ha-1 y para legumbre verde es de 1,340 kg ha-1 (INEC, 1994). La siembra de esta leguminosa se efectúa de septiembre a noviembre, prefiriendo los agricultores las variedades de colores claros: amarillo (canario), blanco (caballero) y rojo (Tobon, 1992). Actualmente los materiales de fréjol desarrollados para la Cuenca Alta del Río Guayas, provienen de germoplasma extranjero evaluado en condiciones agroclimáticas diferentes a la mencionada. Como en cualquier cultivo, ocurren factores negativos que hacen que los productores tengan daños y pérdidas en la actividad agrícola causados por fitopatógenos (hongos, bacterias, nemátodos y vírus) (Garcés, 2011). Las enfermedades más comunes que atacan al cultivo de fréjol son: virosis (Bean golden mosaic virus, Bean common mosaic virus y Bean rugose mosaic virus), bacteriosis [Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli (Smith) y Pseudomonas syringae pv. tabaci (Burkholder)] y hongos [Colletotrichum lindemuthianum (Sacc. & Magnus), Phaeoisariopsis griseola (Sacc.), Rhizoctonia solani (Kuhn), Uromyces appendiculatus (Pers.:Pers.), Erysiphe polygoni (DC), Alternaría spp. y Cercospora sp. en las legumbres] (Hall, 1994; Bianchini et al., 2005; Garcés et al., 2009; Garcés, 2010; Garcés, 2011). Lépiz (1991) relata que las plantas de fréjol en el Ecuador, tienen tolerancia

intermedia a enfermedades como la roya y oídio en épocas de verano; mientras que, en condiciones de alta humedad, variedades criollas presentan bajo potencial de rendimiento y semilla de baja calidad. Los materiales existentes en el país y específicamente en la Cuenca Alta del Río Guayas no compensan la inversión realizada por los agricultores, los cuales en su mayoría son pequeños y medianos productores dedicados a la agricultura de subsistencia. Sus rendimientos en esta zona son inferiores al de otras regiones del país, debiéndose posiblemente a las características edafoclimáticas, por lo que en la Unidad de Investigación Científica y Tecnológica (UICYT) de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo (UTEQ), desde algunos años se trabaja en el mejoramiento de este cultivo, para contar con germoplasma de excelentes características productivas y fitosanitarias. Por lo expresado, el objetivo de esta investigación fue determinar las características agronómicas y fitosanitarias de líneas promisorias F5 del cruzamiento Cf1- 0-14-1-2 x EVG-06-248, una línea avanzada y tres variedades comerciales de fréjol durante la época seca en el cantón Quevedo, Ecuador.

MATERIALES Y MÉTODOS

La presente investigación se realizó durante la época seca, desde el 20 de septiembre a diciembre, del 2010, en la Finca Experimental La María, propiedad de la UTEQ, localizada en el km 7,5 vía Quevedo – El Empalme, cuyas coordenadas geográficas son 79° 30´ 08´´ de longitud Oeste y 01° 00´ 35´´ latitud Sur. Las condiciones del lugar son las siguientes: zona climática [Bosque húmedo – tropical (bh-T)], temperatura promedio de 24,2 °C, humedad relativa de 77,4 %, heliofanía de 823 horas/luz/año, precipitación anual de 1,537 mm, la topografía del terreno es plano, de textura del suelo franco arcilloso y pH de 5,7.

La preparación de terreno fue realizado mediante un pase de arado y dos de rastra, dos días antes de la siembra. Las semillas fueron previamente desinfectadas con carbendazim (ingrediente activo) en dosis de 3 cm3 por cada 500 g de semillas. La siembra fue realizada el 20 de septiembre de 2010 de forma manual utilizando un espeque, colocando dos semillas por agujero, a un distanciamiento de 0,20 m entre planta x 0,50 m entre hilera, resultando en una densidad de siembra de 100,000 plantas hectárea-1. El área experimental contenía 63 parcelas, cada una con



9 m2, constituida de cuatro hileras, en total 1030 m2. La fertilización se realizó a los 14 y 30 días después de la siembra (DDS), se utilizó una fuente de nitrógeno (urea al 46%) en dosis de 100 kilogramos ha-1. Para el control de malezas se realizaron aplicaciones de herbicidas: Gesagard® (prometrina) con dosis de 1,5 L ha-1 en pre-emergencia y Verdict® (propanoato, en forma de éster metílico) con dosis de 1 L ha-1 en post-emergencia, ayudándose con dos deshierbas manuales. El control de plagas se realizó utilizando los insecticidas Karate® (lambdacihalotrina), Lorsban® (clorpirifos) y Sensei® (imidacloprid) con dosis de 0,2, 2,0 y 0,5 L ha-1, respectivamente. La cosecha fue realizada desde el 13 de diciembre (84 DDS). Las necesidades hídricas del cultivo fueron compensadas con cuatro riegos por aspersión. Los datos meteorológicos fueron obtenidos de la División de Meteorología, Departamento de Sinóptica del Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias – INIAP, Quevedo.

Los materiales de fréjol evaluados en este experimento fueron 17 líneas promisorias F5 del cruzamiento Cf4 (Cf1-0-14-1-2 x EVG-06-248), una línea promisoria avanzada obtenida en la UICYT (EVG-06-103) y tres variedades comerciales (Cuarentón, INIAP-473 y CAL-96), todas de crecimiento tipo I (determinado arbustivo), las cuales se describen en el Cuadro 1.

Durante el ciclo del cultivo, las variables agronómicas y fitosanitarias evaluadas se fueron las que describen a continuación. Variables agronómicas Número de semillas germinadas: Fue contabilizado el número de plantas emergidas en la parcela útil (dos hileras centrales) de cada uno de los tratamientos, a los 16 DDS (6 de octubre). Días a floración y color de flor: Fueron evaluadas entre el 17 y 20 de octubre del 2010 (27 hasta 30 DDS), mediante el registro del número de días transcurridos desde la fecha de siembra hasta cuando el 50% más una de las plantas de cada parcela útil presentaron flores. Se determinó también el color de la flor de cada una de los materiales establecidos en el experimento de manera visual. Altura de planta: Se registró durante el estadío fenológico reproductivo R8 (Inicio del llenado

de vainas e crecimiento del tamaño de la semilla, comenzando la senescencia) según Hall (1994), en 10 plantas tomadas al azar, en cada parcela útil, midiendo la distancia entre el suelo y el ápice del tallo, utilizando una regla graduada en centímetros. Altura de inserción de legumbre: Fue registrada en las mismas plantas donde se evaluó la altura de planta, midiendo la distancia entre el suelo y la inserción de la primera legumbre. Color y forma del grano: Fue descrito el color y la forma del grano de cada uno de los 21 materiales evaluados, utilizando una descripción visual de los mismos. Rendimiento de grano (kg ha-1): Se calculó considerando el peso total de los granos provenientes de la parcela útil de cada tratamiento y transformados a kilogramos hectárea-1, ajustados al 13% de humedad. Cuadro 1. Dieciocho líneas promisorias obtenidas en la

Unidad de Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo y tres variedades comerciales de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) utilizadas en el experimento. Finca Experimental La María, Quevedo, Ecuador. Época de verano 2010.

Tratamientos Identificación del germoplasma

1 Cf4 0-0-2-1 2 Cf4 0-0-2-4 3 Cf4 0-0-2-6 4 Cf4 0-0-5-4 5 Cf4 0-0-3-11 6 Cf4 0-0-10-8 7 Cf4 0-0-10-9 8 Cf4 0-0-16-7 9 Cf4 0-0-15-3

10 Cf4 0-0-12-5 11 Cf4 0-0-16-8 12 Cf4 0-0-2-2 13 Cf4 0-0-4-4 14 Cf4 0-0-4-8 15 Cf4 0-0-4-9 16 Cf4 0-0-12-3 17 Cf4 0-0-16-6 18 Cuarentón 19 INIAP-473 20 EVG - 06 - 103 21 CAL – 96

Variedades comerciales: Cuarentón, INIAP-473 y CAL - 96



Variables fitosanitarias

Incidencia (%) y severidad (%) de roya (Uromyces appendiculatus) y mustia hilachosa (Rhizoctonia solani) presente de forma natural: Se evaluaron durante los estadíos fenológicos R7 (primera vaina visible con la corola de la flor colgada o desprendida) y R8 (inicio del llenado de vainas e incremento del tamaño de la semilla, comenzando la senescencia) según la escala descrita por Hall (1994), en cuatro plantas tomadas al azar. En cada una, tres trifolíolos de cada estrato (inferior, medio y superior) y colocados en bolsas plásticas. En el Laboratorio de Microbiología de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo, se separó el folíolo central a estos trifolíolos, en total por tratamiento fueron doce folíolos. En estos folíolos se cuantificó la incidencia (presencia o no de pústulas para el caso de la roya y lesiones para la mustia hilachosa) y severidad (porcentaje de área del folíolo con presencia de síntomas). En el caso de la roya, se utilizó la escala diagramática de Godoy et al. (1996) para cuantificar su severidad (%) en un estereoscopio con lente binocular óptico de 2X de ampliación visual (marca Swift Optical Intruments. INC. modelo SM90).

Diseño estadístico Los datos se sometieron a un análisis de varianza bajo un diseño de Bloques Completos al Azar (DBCA) con 21 tratamientos y tres repeticiones. Para la comparación entre las medias de los tratamientos se empleó la prueba de rangos múltiples de Tukey al 5% de probabilidad del error, utilizando el programa estadístico SASM-AGRI desarrollado por Canteri et al. (2001).

RESULTADOS Las condiciones climáticas durante el tiempo que se estableció el cultivo fueron normales para el desarrollo del cultivo y también para el desarrollo de las enfermedades. La temperatura a lo largo del cultivo fue de 23,88 °C, una heliofanía y precipitación pluvial total acumulada de 116,30 horas y de 55 mm, respectivamente (Figura 1).

Variables agronómicas Los días a floración (Cuadro 2), mostraron valores entre 31 y 33,3 DDS. Se encontraron diferencias significativas (p≤0,05) entre los tratamientos evaluados. El grupo de las líneas

promisorias Cf4 mostraron un promedio de 31,79 días a la floración, mientras que el grupo de las variedades comerciales y la línea avanzada EVG-06-103 contabilizó 30,83 días. Los colores de la flor fueron blanco y lila claro. Presentándose los dos en las líneas promisorias y sólo el blanco en las variedades testigo. En la línea promisoria Cf4 0-0-10-8 se evidenciaron dos colores de flor, lo que significa que aun esta segregando. Respecto a la altura de la planta se encontraron diferencias significativas, la variedad comercial Cuarentón mostró 36,4 cm y para la línea promisoria Cf4 0-0-12-5 45,3 cm (Cuadro 2). Entre tanto, en la variable altura de inserción de legumbre (Cuadro 2), los resultados muestran valores entre 15,5 cm para la variedad comercial Cuarentón hasta 19,9 cm para la línea promisoria Cf4 0-0-16-8. Se encontraron diferencias estadísticas (p≤0,05) entre los tratamientos evaluados. La germinación en este experimento fue superior al 58% (línea Cf4 0-0-16-7), teniendo como máximo el 84% (línea Cf4 0-0-5-4). No existió diferencia estadística entre los tratamientos (Cuadro 2). Se encontró variabilidad en la forma y color del grano. El color varió de rojizo a cremoso e incluso veteado, en cuanto a la forma la tendencia fue de arriñonado desde rojizos a cremosos y de arriñonados, ovalados, e incluso veteados (Cuadro 3). Estas características se las pueden visualizar en la Figura 2.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84

Temperatura (°C) Heliofanía (horas) Precipitación pluvial (mm)

Figura 1. Temperatura (°C), heliofanía (horas) y precipitación pluvial (mm) durante los 84 días del ciclo del cultivo. Experimento establecido en el campo experimental La María, Quevedo, Ecuador. 2010.



Para el rendimiento de grano (kg ha-1) se observaron diferencias estadísticas (p≤0,05) entre los tratamientos (Cuadro 3). El rendimiento de grano del germoplasma evaluado, osciló entre 610,06 para la línea promisoria Cf4 0-0-12-5 y 1.401,54 kg ha-1 para la variedad comercial INIAP-473. La línea Cf4 0-0-4-8 presentó altos rendimientos de grano, aunque no presentó diferencia estadística con relación al superior de los testigos (INIAP-473). En la comparación realizada entre los promedios obtenidos de las líneas promisorias (997,63 kg ha-1) y los testigos (1264,44 kg ha-1), existe una diferencia de 266,80 kg. Variables fitosanitarias

La incidencia (%) y severidad (%) de roya (Uromyces appendiculatus) y mustia hilachosa

(Rhizoctonia solani) evaluadas durante el estadío fenológico R7, sólo mostraron diferencias estadísticas (p≤0,05) para la incidencia de mustia (Cuadro 4). Los testigos presentaron valores inferiores a los de las líneas Cf4. En la incidencia de la roya se destacó con un menor porcentaje (11,11 %) la línea Cf4 0-0-4-8.

Durante el estadío fenológico R8, la

incidencia de roya mostró diferencia significativa entre los tratamientos (Cuadro 5). Las demás variables no mostraron diferencias estadísticas.

En general la variedad CAL-96 y la línea

promisoria EVG-06-103 presentaron los más bajos promedios de intensidad (incidencia y severidad) de la roya y mustia hilachosa.

Cuadro 2. Número de semillas germinadas (G, %), días a floración (DF), color de flor (CF), altura de planta (AP, cm) y

altura de inserción de legumbre (AIL, cm) de 18 líneas promisorias de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) obtenidas en la Unidad de Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo y tres variedades comerciales establecidas en el campo experimental La María, Quevedo, Ecuador. Verano 2010.

Germoplasma G2

(%) DF3 CF4 AP5

cm AIL6

cm Cf4 0-0-2-1 69,0 a1 31,7 abc blanco 39,9 ab 17,6 ab Cf4 0-0-2-4 78,0 a 31,0 bc blanco 39,2 ab 17,7 ab Cf4 0-0-2-6 66,0 a 31,7 abc lila claro 39,1 ab 16,0 ab Cf4 0-0-5-4 84,0 a 31,7 bc blanco 39,4 ab 17,5 ab Cf4 0-0-3-11 73,0 a 31,3 bc blanco 41,6 ab 16,7 ab Cf4 0-0-10-8 75,0 a 31,1 ab lila y blanco 42,0 ab 17,5 ab Cf4 0-0-10-9 64,0 a 32,0 ab blanco 42,3 ab 17,6 ab Cf4 0-0-16-7 58,0 a 32,3 abc blanco 37,7 ab 17,3 ab Cf4 0-0-15-3 80,0 a 31,7 ab lila claro 40,8 ab 17,3 ab Cf4 0-0-12-5 72,0 a 32,3 a lila claro 45,3 a 18,0 ab Cf4 0-0-16-8 75,0 a 33,3 bc lila claro 44,2 ab 19,9 a Cf4 0-0-2-2 80,0 a 31,0 bc blanco 40,5 ab 17,4 ab Cf4 0-0-4-4 68,0 a 31,7 abc lila claro 38,6 ab 16,3 ab Cf4 0-0-4-8 73,0 a 31,7 abc lila claro 40,9 ab 16,2 ab Cf4 0-0-4-9 74,0 a 31,3 bc blanco 38,7 ab 17,5 ab Cf4 0-0-12-3 76,0 a 33,3 a blanco 38,4 ab 16,2 ab Cf4 0-0-16-6 83,0 a 31,3 bc blanco 43,1 ab 18,9 ab Cuarentón 78,0 a 30,7 bc blanco 36,4 b 15,5 b INIAP-473 80,0 a 30,0 c blanco 41,2 ab 17,4 ab EVG - 06 - 103 68,0 a 31,3 bc blanco 39,4 ab 18,4 ab CAL - 96 76,0 a 31,3 bc blanco 39,4 ab 18,1 ab CV (%) 13,87 1,99 6,42 7,57 p (bloques) ns ns ns ns p (tratamientos) ns 0,0001 0,0005 ns

1Medias seguidas por la misma letra en la columna no difieren estadísticamente según la prueba de Tukey al 5% de probabilidad. Variedades comerciales: Cuarentón, INIAP-473 y CAL - 96



Cuadro 3. Color y forma del grano y rendimiento (kg ha-1) de 18 líneas promisorias de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) obtenidas en la Unidad de Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo y tres variedades comerciales establecidas en el campo experimental La María, Quevedo, Ecuador. Verano 2010.

Germoplasma Color del grano Rendimiento (kg ha-1) Cf4 0-0-2-1 Rojo arriñonado 1.215,97 ab1 Cf4 0-0-2-4 Rojo arriñonado 1.118,08 abc Cf4 0-0-2-6 Rojo arriñonado 1.199,10 ab Cf4 0-0-5-4 Crema arriñonado 962,59 abc Cf4 0-0-3-11 Crema arriñonado 1.031,72 abc Cf4 0-0-10-8 Crema arriñonado 777,54 bc Cf4 0-0-10-9 Crema arriñonado 769,83 bc Cf4 0-0-16-7 Crema arriñonado 999,13 abc Cf4 0-0-15-3 Crema arriñonado 777,93 bc Cf4 0-0-12-5 Crema arriñonado 610,06 c Cf4 0-0-16-8 Crema arriñonado 972,41 abc Cf4 0-0-2-2 Crema arriñonado 1.152,41 abc Cf4 0-0-4-4 Rojo arriñonado 1.117,66 abc Cf4 0-0-4-8 Rojo arriñonado 1.363,07 a Cf4 0-0-4-9 Rojo arriñonado 1.000,04 abc Cf4 0-0-12-3 Crema arriñonado 856,66 abc Cf4 0-0-16-6 Crema arriñonado 1.035,59 abc Cuarentón Rojo ovalado 1.268,86 ab INIAP-473 Rojo arriñonado 1.401,54 a EVG - 06 - 103 Rojo intenso ovalado 1.208,66 ab CAL – 96 Rojo veteado 1.178,69 abc CV (%): 17,50 p (bloques) ns p (tratamientos) 0,0001

1 Medias seguidas por la misma letra en la columna no difieren estadísticamente según la prueba de Tukey al 5% de probabilidad. Variedades comerciales: Cuarentón, INIAP-473 y CAL - 96

Cf4 0-0-2-1 Cf4 0-0-2-4 Cf4 0-0-2-6 Cf4 0-0-5-4 Cf4 0-0-3-11

Cf4 0-0-10-8 Cf4 0-0-10-9 Cf4 0-0-16-7 Cf4 0-0-15-3 Cf4 0-0-12-5

Cf4 0-0-16-8 Cf4 0-0-2-2 Cf4 0-0-4-4 Cf4 0-0-4-8 Cf4 0-0-4-9

Cf4 0-0-12-3 Cf4 0-0-16-6 Cuarentón INIAP-473 EVG - 06 - 103

CAL - 96 Figura 2. Color y forma del grano de 18 líneas promisorias de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) obtenidas en la Unidad d

Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo y tres variedades comerciale establecidas en el campo experimental La María, Quevedo, Ecuador. Verano 2010.



DISCUSIÓN

Variables agronómicas La germinación en este experimento osciló entre un 58% para la línea Cf4 0-0-16-7, teniendo como máximo el 84% observado en la línea Cf4 0-0-5-4. Esos porcentajes se encuentra dentro del rango obtenido por Coelho et al. (2010) quienes evaluando la germinación de 26 genotipos de fréjol criollo en condiciones de laboratorio (semillas obtenidas de un experimento realizado a campo para este estudio), utilizando la metodología de papel germitest, encontraron entre 37 y 100 % de germinación. Al realizar la comparación entre las dos investigaciones, se observa que a pesar del presente experimento haber sido realizado en condiciones de campo, el promedio de germinación fue alto. Así mismo, el valor bajo

presentado posiblemente fue debido a las características genéticas y fisiológicas del material. Así mismo, el valor bajo (58%) presentado por la línea Cf4 0-0-16-7, podría deberse a las condiciones de almacenamiento de la semilla de los materiales evaluados, las mismas que aunque son guardadas en un cuarto frío especial para el almacenamiento de semillas, estas no son tratadas para tal fin.

Para días a floración se obtuvieron valores promedios entre 31,0 y 33,3 días, observándose que en el grupo de las 17 líneas promisorias obtenidas del cruzamiento Cf4, se encuentran los materiales más precoces. Estos datos son similares a los obtenidos por Rodríguez et al. (2009), quienes evaluando los días a floración de 88 materiales de fréjol con riego, la mayoría de los materiales alcanzaron la floración entre 30 y 34 días. Así mismo son inferiores a los

Cuadro 4. Incidencia (%) y severidad (%) de la roya y mustia hilachosa evaluadas durante el estadío fenológico R7 en folíolos de plantas de 18 líneas promisorias de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) obtenidas en la Unidad de Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo y tres variedades comerciales establecidas en el campo experimental La María, Quevedo, Ecuador. Verano 2010.

Germoplasma Roya Mustia hilachosa Incidencia Severidad Incidencia Severidad

Cf4 0-0-2-1 33,33 a1 1,06 a 72,22 ab 2,06 a Cf4 0-0-2-4 47,22 a 1,22 a 52,78 ab 1,81 a Cf4 0-0-2-6 44,44 a 0,44 a 52,78 ab 2,11 a Cf4 0-0-5-4 33,33 a 0,33 a 69,44 ab 2,31 a Cf4 0-0-3-11 33,33 a 0,58 a 77,78 a 3,36 a Cf4 0-0-10-8 47,22 a 2,67 a 58,33 ab 1,83 a Cf4 0-0-10-9 38,89 a 1,39 a 61,11 ab 1,92 a Cf4 0-0-16-7 38,89 a 0,89 a 61,11 ab 2,03 a Cf4 0-0-15-3 47,22 a 2,06 a 61,11 ab 3,64 a Cf4 0-0-12-5 36,11 a 0,75 a 38,89 ab 1,00 a Cf4 0-0-16-8 47,22 a 4,50 a 58,33 ab 3,06 a Cf4 0-0-2-2 27,78 a 1,03 a 66,67 ab 1,69 a Cf4 0-0-4-4 36,11 a 0,83 a 61,11 ab 2,03 a Cf4 0-0-4-8 11,11 a 0,36 a 47,22 ab 0,86 a Cf4 0-0-4-9 52,78 a 1,03 a 61,11 ab 2,28 a Cf4 0-0-12-3 50,00 a 1,47 a 47,22 ab 2,03 a Cf4 0-0-16-6 55,56 a 1,81 a 72,22 ab 2,25 a Cuarentón 25,00 a 0,53 a 66,67 ab 2,00 a INIAP-473 19,44 a 0,44 a 38,89 ab 0,78 a EVG - 06 - 103 16,67 a 0,18 a 25,00 b 0,58 a CAL - 96 16,67 a 0,22 a 25,00 b 0,28 a CV (%) 40,07 75,49 29,21 39,51 p (bloques) 0,0001 0,0005 ns ns p (tratamientos) ns ns 0,0001 ns




datos obtenidos por Rosales et al. (2000) quienes evaluando los días al inicio de la floración (DIF) en diferentes materiales genéticos con dos tipos de sistemas durante tres años consecutivos (1992, 1993 y 1994), el primero con precipitación pluvial + riego suplementario (RS) de 50 mm aproximadamente en floración y el segundo en secano (S), obteniendo 38 DIF en el material Pinto Villa con RS durante 1992. Los mismos DIF en el mismo material durante 1993 con los sistemas RS y S durante 1994 el material T3043-2 obtuvo 60 DIF con RS. Las diferencias encontradas se debieron a las disímiles condiciones agroclimáticas y a la variabilidad genética del germoplasma en estudio. Por otro lado, en función de los días a floración obtenidos en el presente trabajo los materiales se clasifican como precoces. Por otro lado, en la línea promisoria Cf4 0-0-10-8 se observaron dos colores de flor, lo que indica

que el carácter color de la flor no está todavía estabilizado y está segregando.

Con la variable altura de planta, fueron obtenidos valores promedios entre 38,4 y 47,7 cm, siendo caracterizados a su vez como hábito determinado o de crecimiento arbustivo. Estos valores son menores a los obtenidos por López et al. (2007) en México en el cultivar Negro Papaloapan, de hábito de crecimiento indeterminado y erecto, planta arbustiva tipo II, guías largas y altura de dosel de 50 cm, ciclo de cultivo intermedio, días a floración media y 90 días de siembra a cosecha, vainas color crema, granos negros, opacos y pequeños (18 g 100 semillas-1) y que pertenece a la raza mesoamericana de fréjol (Singh et al., 1991). En contraste los de color posiblemente a la zona andina. La ventaja de la siembra de estos materiales en esta zona del Ecuador, se debe a que no son propensos al acame, son de fácil

Cuadro 5. Incidencia (%) y severidad (%) de la roya y mustia hilachosa evaluadas durante el estadío fenológico R8 en

folíolos de plantas de 18 líneas promisorias de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) obtenidas en la Unidad de Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo y tres variedades comerciales establecidas en el campo experimental La María, Quevedo, Ecuador. Verano 2010.

Germoplasma Roya Mustia hilachosa Incidencia Severidad Incidencia Severidad

Cf4 0-0-2-1 63,89 ab1 1,39 a 80,56 a 1,69 a Cf4 0-0-2-4 58,33 ab 2,72 a 75,00 a 3,33 a Cf4 0-0-2-6 63,89 ab 1,89 a 83,33 a 3,17 a Cf4 0-0-5-4 80,56 a 2,28 a 88,89 a 3,61 a Cf4 0-0-3-11 83,33 a 1,72 a 80,00 a 3,14 a Cf4 0-0-10-8 83,33 a 3,61 a 66,67 a 1,92 a Cf4 0-0-10-9 69,44 ab 4,64 a 65,11 a 1,56 a Cf4 0-0-16-7 36,11 ab 0,36 a 75,00 a 1,61 a Cf4 0-0-15-3 88,89 a 3,92 a 72,22 a 2,17 a Cf4 0-0-12-5 86,11 a 3,33 a 55,56 a 1,28 a Cf4 0-0-16-8 77,78 a 2,97 a 66,67 a 2,53 a Cf4 0-0-2-2 63,89 ab 2,03 a 77,78 a 2,36 a Cf4 0-0-4-4 58,33 ab 0,86 a 63,89 a 3,53 a Cf4 0-0-4-8 69,44 ab 0,94 a 61,11 a 1,61 a Cf4 0-0-4-9 75,00 a 1,97 a 83,33 a 2,06 a Cf4 0-0-12-3 80,56 a 3,25 a 86,11 a 3,08 a Cf4 0-0-16-6 83,33 a 4,97 a 83,33 a 3,64 a Cuarentón 75,00 a 3,50 a 83,33 a 2,64 a INIAP-473 44,44 ab 0,69 a 86,11 a 1,64 a EVG - 06 - 103 27,78 b 0,28 a 63,89 a 0,78 a CAL - 96 28,33 b 0,08 a 55,56 a 0,81 a CV (%) 30,46 41,67 20,98 32,07 p (bloques) ns. ns. 0,0005 ns. p (tratamientos) 0,0001 0,0005 ns. ns.




manejo durante el establecimiento en el campo y cosecha, siendo un aliciente para el agricultor.

En rendimiento se alcanzaron valores promedios entre 962,59 (Cf4 0-0-5-4) y 1401,54 kg ha-1 (INIAP-473), sobresaliendo este último junto a la línea Cf4 0-0-4-8 con 1363,07 entre todos los genotipos evaluados. Estos valores son menores a los obtenidos por Cáprio da Costa et al. (2008) en Brasil (2.843,00 - 2.022,00 kg ha-1) y mayores en relación a López et al. (2001) en México (1321 - 400 kg ha-1). Estas diferencias se deben posiblemente a la densidad de plantas ha-1, aportación hídrica, fertilización, condiciones agroclimáticas y al potencial del material genético utilizado en cada investigación. Esto concuerda con una investigación realizada en Quevedo, Ecuador por Garcés (2011), donde se obtuvieron rendimientos entre 1556,25 y 3720, 00 kg ha-1, los mismos que fueron mayores a los datos obtenidos en la presente investigación. Hay que tener en cuenta que las características del mercado como tamaño, apariencia de la semilla, paladar, porte y precocidad de la planta, también, deben ser llevadas en consideración y se podrá alterar en la clasificación de la progenies seleccionadas para su inclusión en experimentos de mejora genética (Juliatti et al., 2005). Variables fitosanitarias La presencia de roya en los valles de los ríos Mira y Chota fue detectada por Ernest et al. (2008) en una encuesta a productores de la región mencionada, con el propósito de orientar el mejoramiento de fréjol en Ecuador y para guiar el proceso de desarrollo y selección de variedades con los productores de esta leguminosa. Ernest et al. (2008), no evidenciaron la ocurrencia de mustia hilachosa en este lugar. No obstante esta enfermedad es mencionada por Ribeiro-Costa (2007), como el principal problema del fréjol en los trópicos húmedos, donde la elevada temperatura y humedad establecen las condiciones favorables para el desarrollo de la enfermedad. Garcés (2011) menciona la ocurrencia de este patógeno en Quevedo, Ecuador. Acosta (1989) citado por Rodríguez et al. (1999) informa que la mustia hilachosa se presenta en terrenos infectados con períodos prolongados de lluvias, temperatura y humedad relativa promedio de 24º C y 80% respectivamente, concordando con Nechet y Halfeld-Vieira (2007). Por su parte Beaver et al. (2002), indican que todavía no se ha identificado una línea de fréjol común que tenga un alto nivel de resistencia a

la mustia hilachosa en las diferentes regiones geográficas.

El porcentaje de incidencia y severidad de Uromyces appendiculatus (roya) y Rhizoctonia solani (mustia hilachosa) durante los estadíos fenológicos R7 y R8 mostró variación entre los genotipos estudiados. Las líneas Cf4 0-0-4-8 y Cf4 0-0-16-7, mostraron valores relativamente bajos de severidad para la roya y mustia hilachosa. Estas diferencias son encontradas en la literatura para la primera (González y García, 1996a; 1996b; 1996c) y para la segunda (León et al., 2008; Garcés, 2011; Godoy et al., 2011; Navarrete-Maya y Acosta-Gallegos, 1999).

Aunque Lépiz (1991) menciona que plantas

de fréjol en el Ecuador, tienen tolerancia intermedia a enfermedades como la roya y oídio en épocas de verano; mientras que, en condiciones de alta humedad, variedades criollas presentan bajo potencial de rendimiento y semilla de baja calidad. Esta investigación desarrollada durante la época seca, cuando los agricultores tienden a establecer este cultivo, clima ideal para el cultivo, muestra que es posible seleccionar materiales con baja incidencia de las dos enfermedades mencionadas anteriormente.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La línea más destacada fue la Cf4 0-0-4-8 por la baja severidad de roya y mustia hilachosa aún cuando no presenta diferencias estadísticas con relación al rendimiento del mejor testigo.

Se recomienda continuar la evaluación de estas líneas para el estudio de densidad de siembra, fertilización y de ser posible el manejo integrado de las enfermedades evaluadas, para en un futuro contar con una variedad de fréjol adaptada al el trópico húmedo Ecuatoriano.

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Short Communication


Evaluation of morphological characteristics in five Persian maize (Zea mays L.) genotypes under drought stress

Evaluación de las características morfológicas de cinco genotipos de maíz (Zea mays L.) de Persia bajo

condiciones de sequía

Kiarash Afsharpour REZAEIEH 1 and Alireza EIVAZI 2

1Field Crops Department, Agriculture Faculty, Ankara University, Ankara, Turkey and 2Agricultural Research Center of Western Azerbaijan, Urmia, Iran. E-mail: [email protected] Corresponding author

Received: 12/11/2010 First reviewing ending: 05/18/2012 First review received: 08/15/2012 Accepted: 08/15/2012

ABSTRACT

A greenhouse experiment was carried out to assess the reaction of five maize (Zea mays L.) genotypes under drought stress. Seeds were planted in petri dishes. The research was established in a completely random design with five replications. Plants were harvested 15 days after sowing, and leaf area per plant (LA), longest root length (LRL), plant height (PH), root fresh weight (RFW), root dry weight (RDW), shoot dry weight (SDW), RDW/SDW ratio, and total dry matter (TDM) were determined. Significant varietal differences for all characters were found (p ≤ 0.05). The data obtained allowed to identify SC 500 as a suitable genotype at low water supply. On the other hand, root dry weight was recognized as the best indicator and easiest typical to determine the drought- tolerance of maize. Key words: Zea mays, leaf area, root length, plant height, root and shoot weight, polyethylene glycol.

RESUMEN Se llevó a cabo un experimento de invernadero para evaluar la reacción de cinco genotipos de maíz (Zea mays L.) al estrés hídrico. Las semillas se sembraron en cápsulas de Petri. La investigación se estableció en un diseño completamente aleatorizado con cinco repeticiones. Las plantas se cosecharon 15 días después de la siembra y se determinaron los caracteres: área foliar por planta (AF), longitud de la raíz más larga (LR), altura de planta (AP), peso fresco de raíces (PFR), peso seco de raíces (PSR), peso seco de vástago (PSV), relación PSR/PSV y la materia seca total (MST). Se encontraron diferencias varietales significativas para todos los caracteres (p ≤ 0,05). Los datos obtenidos permitieron identificar a SC 500 como un genotipo adecuado en condiciones de bajo suministro de agua. Por otro lado, el peso seco de las raíces se reconoció como el mejor indicador para determinar la tolerancia a la sequía en maíz. Palabras clave: Zea mays, área foliar, longitud de raíces, altura de planta, peso de raíces y vástago, polietilenglicol

INTRODUCTION

Corn (Zea mays L.) is the foremost cereal in

the world following wheat and rice (Lerner and Dona, 2005). Maize grown under semiarid climate of Iran requires supplementary irrigation application to maximize the grain yield. The crop is adapted to tropical, sub-tropical and temperate areas, but little is known about drought stress response within tropical maize cultivars.

Over the years, physiological and

morphological characteristics such as osmotic adjustment, stomatal behavior, chloroplast activity, leaf water potential, root volume, root weight, leaf area, dry matter production, have been studied in several maize cultivars grown under limited water supply (Andrade et al., 2002; Hugh and Davis 2003;

Lerner and Dona 2005; Osborne et al., 2002; Otegui and Andrade 2000; Stone et al., 2001)

The experiment was carried out to assess the reaction of five maize (Zea mays L.) genotypes under drought stress.

MATERIAL AND METHODS

Five genotypes of maize were studied: SC108, SC500, CS647, SC700 and SC704. The seeds of the five genotypes were treated with fungicides to avoid the activity of pathogens.

The genotypes used were hybrids, oriented from inbred lines and all bred, except for SC108, to obtain good yield in Karaj seedling breeding institution. They were hybrids of high height.

Rezaeieh and Eivazi. Evaluation of morphological characteristics in five Persian maize genotypes under drought stress


The experiment was carried out in greenhouse at West Azerbaijan Agriculture Research Center, Urmia, Iran, in 2010. Fifty petri dishes were filled with distilled water. Seven seeds were planted per petri and the seedlings thinned out to three plants, three days after germination. Stress was compelled by adding , Polyethyleneglycol 6000 (1%) following emergence.

A completely random design with five

replications was used in this study. When the plants were 15 days after sowing, two plants of each petri harvested and carefully separated into roots and shoots. The roots washed with a 1% sodium hydroxide, to free them from particles. The harvested material then washed with distilled water, wrapped in wet paper towels, and brought to the laboratory where the following data were recorded: leaf area (area in cm2, measured with LI-300. LI-COR, portable area meter), longest root length (mean length in cm), plant height (cm, from stem base to insertion point of flag leaf), root wet weight (g), root dry weight (g), shoot dry weight (g) and total dry matter production (g). The Duncan’s multiple range test (DMRT) was used to compare the means at 5% of significance Data of the experiment was analyzed by Mstat-C software.

The mean day temperature in the greenhouse was 24.3 ˚Ϲ, with a maximum of 29 ˚Ϲ at 7:00 am. The mean relative humidity was 79.8% with a maximum of 82.9%, measured at 1:00 pm. The diurnal variations of temperature and relative humidity in the greenhouse were monitored with a thermo-hygrometer.

RESULTS AND DISCUSSION

Considerable differences exist among the corn genotypes studied in their ability to endure drought stress. Table 1 shows that all genotypes, except for SC108, had a consistently high leaf area

growth under aridity conditions. A drought stress during the vegetative stage provokes diminution of the growth in maize crop leaves (Istanbulluoglu et al., 2002). SC108 showed the lowest total leaf area, (less than 23 cm2) among all the genotypes. Growth and photosynthesis in young leaves frequently do not reach the original rates for several days, and old leaves are often shed. Furthermore, cells are smaller and leaves develop less during water shortage stress, resulting in reduced area for photosynthesis (Bismillah Khan et al., 2001).

There was no considerable significant variation in longest root length (Table 1), a result that could have been caused by using petri dishes insufficiently deep to allow full expression of roots, however, there was a 1.09 fold difference between the smallest (SC108) and largest (SC500) root length. Fair decreased root length was because of low photosynthetic assimilates devoted to parts of plant due to diminished photosynthesis. Measurement of roots in greenhouse gives an approximation of root growth in the field, and that corn root growth at the seedling stage may therefore be useful in predicting root growth under drought stress at later growth stages.

Differences in plant height as the response to

drought was found among the genotypes studied (Table1). SC108, SC700 and SC704 performed better than SC500 and SC647. Cellular growth appears to be the most sensitive response to drought stress (Caker, 2004). In Squash (Cucurbita maxima), reducing the external water potential by only - 0.1 Mpa (sometimes less) results in a perceptible decrease in cellular growth (irreversible cell enlargement) and thus in root growth (Sakurai and Kuraishi, 1988). Several investigations have reported that drought stress imposed during the vegetative growth phase lessens the plant height referring to Dek (1986).

Table 1. Mean for five maize (Zea mays L.) genotypes grown under drought stress. Genotypes LA (cm2) LRL (cm) PH (cm) RFW (g) RDW (g) SDW (g) RDW/SDW ratio TDM (g) SC108 22.67 b 8.55 b 17.84 a 0.88 b 0.17 b 0.24 b 0.77 b 0.40 c SC500 31.16 a 9.32 a 16.21 b 1.92 a 0.48 a 0.41 a 1.17 a 0.89 a SC647 33.84 a 8.78 ab 16.41 ab 1.48 ab 0.37 ab 0.48 a 0.70 b 0.85 a SC700 34.32 a 8.90 ab 18.10 a 1.39 ab 0.30 ab 0.51 a 0.58 b 0.81 a SC704 33.72 a 8.84 ab 17.93 a 1.31 ab 0.21 b 0.32 b 0.65 b 0.63 b LA, leaf area per plant; LRL, longest root length; PH, plant height; RFW, root fresh weight; RDW, root dry weight; SDW, shoot dry weight; TDM, total dry matter. Means within each column followed by the same letter are not significantly different at the 0.05 level according to Duncan’s multiple range test.



Under drought, there were little significant differences in root fresh weight among genotypes (Table1). SC108 exhibited the lowest RFW (0.88 g), while the other four varieties presented higher amounts, with no noticeable statistical differences among them. Drought drastically declined RFW in winter wheat genotypes grown in greenhouse container culture for three weeks (Mian et al., 1993). The trend demonstrated by SC108 may be indicative of sensitivity to drought stress.

When screening the corn genotypes responses for root dry weight under drought stress, it was found that all hybrids, except for SC108 andSC704, performed well. Hughes, et al., (1984) reported that corn genotypes with low root dry weight are less tolerant to drought stress.

As was the case with RDW and RFW, SC108 again showed a low SDW (Table1). With mean below 0.3 g, while the other four genotypes presented the best behavior in relation to this characteristic, with means between 0.32 g (SC704) and 0.51 g ( SC700). Water stress during the vegetative growth stage lowers SDW in corn genotypes (Vianello, 1988) and consequently the yield (Vianello and Sobrado, 1991).

As to the RDW/SDW ratio (Table 1), one homogeneous group of genotypes included the following cultivars: SC700 (0.58), SC704 (0.65), SC647 (0.7) and SC108 (0.77). The other genotype presenting the higher value was SC500 (1.17). Genotypic ability for high RDW/SDW ratio contributes to drought tolerance. It seems that maize crops are less tolerant to drought due to their high shoot dry weight and low root dry weight.

SC108 demonstrated a different trend to the other characteristics studied, its RDW/SDW ratio was fair high under drought, whereas this genotype showed lower RDW (0.17 g) and SDW (0.24 g) than other four genotypes. Nour et al (1987) correlated high RDW/SDW ratio of young plants with superior drought resistance in sorghum genotypes. It thus appears that vigorous shoot growth corresponds to vigorous root growth under a wide range of environmental conditions (included drought) and that either variable can be used to select for seedling vigor. However, it is not possibly indicative of better tolerance of SC108 to drought compared with other four genotypes. Such results raise doubts about the relevance of studies on the evaluation of genotypic responses using RDW/SDW ratio under drought stress.

Little genotypic variability was found for total dry matter production. All genotypes, except for SC 704 and SC108, showed a high ability to accumulate dry matter, with the means above 0.81 g per plant. No statistically significant difference observed. SC108 showed the lowest total dry matter with the means below 0.41 g.

It is most likely that any factor which affects the photosynthetic process will influence the total dry matter (Vianello and Sobrado, 1991). Thus, drought can be causing strong inhibition of the photosynthetic activity in SC108. Leave precocious wilting phenomenon was observed in this hybrid. Doggett (1988) cited that maize leaves subjected to drought for a week or more suffered permanent damage to the stomata and in all cases, the stomatal behavior was parallel to the photosynthetic activity.

The data obtained allowed to identify SC108

to be the most undesirable genotype under conditions where water constitute a limiting factor. On the other hand, SC500 could be utilized in a breeding program considering its response to drought. This genotype showed consistently higher values of root volume and RDW/SDW ratio when grown under limited water supply.

CONCLUSION

The evaluation technique employed in this work was found to have merit as an inexpensive and simple method of screening genotypes for drought tolerance. In this study, SC108 was a poor genotype at low water supply, however, SC500 showed the best behavior under drought stress. Root dry weight was identified as the major criterion for selection of maize genotypes under drought conditions.

ACKNOWLEDGEMENT

Thanks are go to A. Afshar and K. Afshar for assistance with seed preparation and data collection.

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Parámetros de calidad de 19 cultivares de parchita (Passiflora sp.) al sur del estado Anzoátegui, Venezuela

Fruit quality parameters of 19 passion fruit (Passiflora sp.) cultivars, at Southern Anzoátegui State, Venezuela

María SINDONI VIELMA 1 , Pablo Ricardo HIDALGO LOGGIODICE1, Glady

CASTELLANOS2 y Carlos MARÍN3 Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Carretera El Tigre-Soledad Km 5, El Tigre, estado Anzoátegui, Venezuela; INIA. Maracaibo, estado Zulia, Venezuela y 3Centro Nacional de Investigaciones Agrícolas, Maracay, estado Aragua, Venezuela. E-mail: [email protected] Autor para correspondencia


Fin de segundo arbitraje: 18/06/2012 Segunda revisión recibida: 15/07/2012 Aceptado: 20/07/2012

RESUMEN El objetivo fue evaluar algunas características físico-químicas de 19 cultivares de parchita con potencial para satisfacer el mercado interno y externo. El estudio se realizó en el Laboratorio Poscosecha del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas del estado Anzoátegui. Frutos de parchita de cinco plantas de cada cultivar fueron cosechados en etapa de madurez fisiológica (máximo crecimiento y maduración). Se seleccionaron 25 frutos/cultivar con características uniformes en tamaño, color y ausencia de daños. El diseño experimental fue completamente al azar con 25 repeticiones y 19 tratamientos. Se midieron las variables físicas: peso del fruto; diámetro polar; diámetro ecuatorial; espesor de la cáscara y número de semillas. Las características químicas evaluadas fueron: sólidos solubles totales y pH, Se realizó análisis de la varianza y las comparaciones múltiples de medias a través de Tukey y el análisis multivariado de componentes principales (ACP). Los resultados indican que de los 19 cultivares evaluados DC15, V139, V141, Flor Blanca, AmOva, Anzoátegui y DC13 poseen frutos con algún atributo de calidad adecuado para satisfacer las exigencias del mercado fresco o procesado. Así, los frutos de los cultivares Anzoátegui y Flor Blanca presentaron el mayor valor de peso fresco, largo y ancho del fruto. El mayor grosor de cáscara fue para los cultivares Flor Blanca, DC13 y AmOVa, mientras que el mayor número de semillas se observó en Ligara y DC15. El cultivar que presentó frutos con mayor volumen y porcentaje de jugo fue DC15, mientras que DC13 presentó el mayor contenido de SST. Los cultivares AmHilera1, MoHilera2, MoOval, San Antonio, Ligara, V138 y V092 presentaron frutos con bajo porcentaje de jugo. Palabras clave: Parchita, caracterización físico-química, análisis de componentes principales

ABSTRACT The purpose of this study was to evaluate some physical and chemical characteristics of 19 cultivars of passion fruit with potential to meet the domestic and foreign markets. The study was conducted in the Postharvest Laboratory of the National Institute of Agriculture Research at Anzoátegui State, Venezuela. Five plants were selected from each cultivar. Fruits were harvested at ripeness stage (maximum growth and mature), collecting 25 fruits/cultivar with uniform characteristics of size, color and damage absence. The experimental design was completely randomized with 15 replications and 19 treatments. The physical parameters evaluated were fruit fresh weight, length and width of fruit, shell thickness and seed number. The chemical parameters were total soluble solid and pH. Analysis of variance multiple comparisons of means by Tukey and multivariate analysis of principal component analysis (PCA) were performed. The results indicate that from the 19 cultivars evaluated DC15, V139, V141, Flor Blanca, AmOva, Anzoátegui y DC13 showed some fruit quality attribute appropriate to meet the demand of either the fresh or processing market. The fruits of the cultivars Anzoátegui and Flor Blanca showed the highest value of fresh weight, length and width of fruit. The shell thickness was greater for the cultivars Flor Blanca, DC13 and AmOVa, while the largest number of seeds appeared in Ligara y DC15. The cultivar with the highest percentage of fruit juice was DC15. DC13 had the highest content of TSS. Cultivars AmHilera1, MoHilera2, MoOval, SanAnt, Ligara, V138 and V092 showed fruits with low percentage of juice. Key words: Passion fruit, physical-chemical characterization, principal component analysis

Sindoni Vielma et al. Parámetros de calidad de 19 cultivares de parchita al sur del estado Anzoátegui, Venezuela


INTRODUCCIÓN

La parchita o maracuyá (Passiflora sp.) es originaria de América, Está ampliamente distribuida a nivel mundial en las regiones de clima tropical y subtropical. Esta especie es conocida desde la primera mitad del siglo XVI, cuando las primeras frutas llegaron a Europa bajo el nombre de granadilla, dado que se comía en forma similar a la granada. Es un componente tradicional de la cultura de Brasil, país en el que existe una gran producción, tanto para su consumo interno, como para su exportación. Su centro de producción cambió radicalmente a partir de los años 80 y se ubica en Brasil, Colombia, Ecuador y Perú. También se produce en Venezuela, República Dominicana, Granada, Trinidad y Tobago, Martinique, Guadalupe, Guayana, St. Vincent, Surinan, El Salvador, Costa Rica, Puerto Rico, Cuba, Chile y México (Gómez Cruz et al., 1995). La maracuyá presenta dos variedades o formas diferentes: la púrpura o morada (P. edulis Sims.) y la amarilla (P. edulis Sims. F. flavicarpa Degener). La primera se consume fresca y prospera en lugares semicálidos y a mayor altura sobre el nivel del mar, en tanto que la segunda crece en climas cálidos, desde el nivel del mar hasta 1000 m de altitud. La última es más apreciada por la industria gracias a su mayor acidez (Schwentesius y Gómez Cruz, 1996).

En Venezuela se cultivan el maracuyá

amarillo o variedad flavicarpa (Degener) y el maracuyá rojo o morado. También es conocida en el país como parchita o parcha de monte o parcha criolla. La parchita se produce en los estados Zulia, Mérida, Barinas, Cojedes, Aragua, Carabobo, Apure, Táchira, Monagas y Yaracuy (Aular, 2005).

El Oriente Venezolano posee una situación geográfica privilegiada y las condiciones edafoclimáticas ofrecen amplias posibilidades para la explotación frutícola, lo que le otorga ventajas competitivas para el mercado externo a este subsector de la producción agrícola (Avilan y Leal, 1984; Avilán et al, 1980; 1985; Leal y Avilán, 1982 y 1986).

El fruto de la maracuyá púrpura tiene forma redondeada u oval y la maracuyá amarilla tiene un color amarillo intenso y de forma similar al de la púrpura, pero es ligeramente más largo, con diámetro polar de 6 a 8 cm y ecuatorial entre 5 y 7 cm (Knight, et al., 1994; Aular y Rojas, 1992). Puede alcanzar un peso de 60-90 g pero la media en las condiciones de

Florida es alrededor de 75 g (Knight, et al., 1994). Un rango de tamaño recomendable para la granadilla de exportación está entre 4 y 8 cm de diámetro, y el peso debe oscilar entre 125 a 170 g por fruta. Los valores de pH y ºBrix, se encuentran entre 3,4 - 3,8 y 12 – 14 respectivamente (PROFRUMECA, 2009). En la clasificación se consideran básicamente dos aspectos: el tamaño y la calidad. En el primero se tiene en cuenta la longitud y el diámetro ecuatorial de la fruta, en tal sentido, para el mercado norteamericano, el diámetro del fruto de mayor aceptación fluctúa entre los 5 y 8 cm. Para poseer un índice de calidad adecuado, el fruto debe medir de 3,5 a 7 cm de ancho y de 4 a 12 cm de largo (Espinoza et al, 2008). Para la pulpa, se señala un contenido de sólidos solubles totales (oBrix) entre 13,8 y 18,5, un pH que fluctúa entre 2,7 y 3,1 y una relación oBrix/acidez desde 3,9 hasta 4,3 (Araujo et al., 1974; y Aular y Rojas, 1993).

La composición de la fruta de maracuyá es de 50-60% cáscara, de 30-40% jugo y de 10-l5% de semilla. El fruto se caracteriza por ser rico en hidratos de carbono, ácidos orgánicos y vitamina A, aportando en sólo 100 g de porción 46 calorías. El consumo como fruta fresca es menos común en el caso del maracuyá amarillo (Passifora edulis var. flavicarpa Deg), ya que es más ácido, y más frecuente en la fruta de la pasión morada (Passiflora edulis Sims) (Gómez et al., 1995).

La gran aceptación en los mercados internacionales hacen de este cultivo uno de los más promisorios y rentables en el renglón de los frutales en Venezuela, lo cual resalta la importancia e interés de estudiar el comportamiento de los cultivares presentes y ahondar aún más sobre sus características de calidad. No se cuenta con suficiente información referida a la evaluación de frutos de este género (Aponte y Guadarrama, 2003; Aular y Rodríguez, 2003) para así ofrecer materiales de parchita con características de calidad, capaces de satisfacer los requerimientos para exportación, consumo local y la agroindustria. El objetivo fue evaluar algunas características físico-químicas de 19 cultivares de parchita con potencial para satisfacer el mercado interno y externo.

MATERIALES Y MÉTODOS El estudio se realizó en el Laboratorio

Poscosecha del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas de El Tigre, estado Anzoátegui. Frutos de



parchita de los cultivares Anzoátegui (C1), V149 (C2), V140 (C3), V098 (C4), AmHilera3 (C5), AmHilera1 (C6), AmOva (C7), FlorBlanca (C8), Morada (C9), MoHilera2 (C10), MoOval (C11), SanAnt (C12), DC13 (C!3), Ligara (C14), DC15 (C15), V141 (C16), V139 (C17), V138 (C18)y V092 (C19), se seleccionaron de los huertos experimentales del Instituto, ubicado a 64º12’56" de longitud oeste y 8º51’56" de latitud norte, una altura de 267 msnm., con una precipitación media de 1036 mm y una temperatura media anual de 27ºC. El suelo fue un Arenic Haplustox; con tenores bajos a muy bajos de fósforo, potasio, magnesio, zinc cobre (Caraballo de Silva, 1992 y Mendoza de Armas 1981).

Se seleccionaron cinco plantas de cada cultivar, de las que se cosecharon frutos en etapa de madurez fisiológica (cuando ha alcanzado un estado de desarrollo suficiente para que, después de la cosecha y manejo postcosecha su calidad sea al menos, la mínima aceptable para el consumidor final), colectando 25 frutos/cultivar para un total de con características uniformes en tamaño, color y ausencia de daños. Se llevaron al laboratorio para ser lavados en agua clorada al 5% y agua corriente. Las variables físicas evaluadas fueron: peso del fruto, usando una balanza gravimétrica; volumen de jugo (VJ), en base al peso fresco, utilizando un extractor de jugo; diámetro polar y ecuatorial (cm) con un vernier digital, con una precisión de ± 0,01 mm, para ello se hizo un muestreo al azar sobre 5 frutos por cada variedad y se promediaron. Para medir el grosor de la cáscara (cm), estos fueron cortados y medidos en diferentes puntos de la circunferencia de cada mitad con el vernier digital, promediando posteriormente los valores de los mismos. El número de semillas fue determinado con la ayuda de un contador manual. Las características químicas evaluadas fueron: Sólidos solubles totales (°Brix), utilizando un refractómetro marca Baush & Lomb, modelo Abbe-3L de precisión ±0,1º y el pH, determinado mediante un potenciómetro Hanna Instruments, modelo pHep® 1 de precisión ±0,1. Se determinó el volumen de jugo, con base en la masa fresca.

El diseño experimental fue completamente al

azar con 15 repeticiones y 19 tratamientos (19 cultivares), para un total de 285 unidades experimentales.

Se analizaron los resultados obtenidos para cada variable mediante un análisis de la varianza en un diseño completamente al azar y se realizaron las

comparaciones múltiples de medias a través de Tukey. Utilizando el análisis multivariado de componentes principales (ACP) de la varianza total con el paquete estadístico CSTAT (versión 1,0; 1981), se evaluó el comportamiento de cada cultivar y las variables de calidad: peso del fruto, diámetro polar, diámetro ecuatorial (cm), espesor de la cáscara, número de semillas, volumen de jugo, sólidos solubles totales (°Brix) y pH. Para el ACP, los datos originales fueron trasformados a valores normales "Z", para luego generarse una matriz de correlación de Pearson para variables cuantitativas (Cuadras, 1991). Se obtuvieron nuevas variables producto de la trasformación lineal de las variables originales.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Características físicas

En el análisis estadístico de las características

físicas se detectaron diferencias estadísticas significativas (p ≤ 0,05) para la peso fresco, el diámetro polar y ecuatorial y el grosor de la cáscara para los diecinueve cultivares de parchita. Para la masa fresca de los frutos (Cuadro 1) se encontró variación entre los cultivares, 14 de los 19 entre 103,93 y 140,1 g, fueron superiores a los señalados por Aular et al., (2003) en los frutos de P. edulis, pero inferiores a los reportados por Espinoza et al., (2008) en frutos de parchita almacenados a 24ºC, encontrados por Aponte y Guadarrama (2003). Los cultivares que mostraron los mayores valores fueron C1 (Anzoátegui) y C8 (Flor Blanca), con 196 y 171 g respectivamente. El menor peso fue en C12 y C19 con 103,93 y 109,14g respectivamente.

Las variables largo y ancho del fruto mostraron diferencias en los diferentes cultivares evaluados (Cuadro 1). Los frutos de C8, C1 y C14 alcanzaron los valores más altos para estas variables, sin embargo, todos los cultivares se comportaron de forma similar. Aular et al., (2004) señalaron valores de 6,59, 7,90 y 9,29 cm de diámetro polar y 2,71, 3,41 y 6,82 cm para el diámetro ecuatorial en tres especies de Passiflora en la zona andina. Los primeros valores estuvieron comprendidos en los encontrados en el presente estudio, mientras que los de diámetro polar fueron inferiores. En relación al grosor de la cáscara, el valor mas bajo se reflejó en C2 con 4,6 mm, en tanto que el mayor grosor correspondió a C7 con 7,46 mm, C8 con 7,15 mm y C13 con 7,1 mm (Cuadro 1). Los valores encontrados en este estudio difieren a los señalados por Aular et al. (2001) y Espinoza et al.



(2008). El espesor de la cáscara es un factor relevante para la clasificación del fruto, por ser inversamente proporcional al rendimiento en jugo. Nascimento et al., (1999) considera satisfactorio un patrón de espesor de cáscara menor de 5mm, tanto para consumo fresco como para la industria.

El número promedio de semillas por fruto

presentó variación desde 168,47 hasta 328,40 (Cuadro 1). Aular et al., (1995) señalaron promedios de semillas por fruto de 208,8 (±51) en tres unidades productoras de parchita. Igualmente Mendonça Freitas et al., (2006) encontró desde 187 hasta 263 semillas por fruto en estudios de macronutrientes sobre calidad del fruto en maracuyá. En el presente estudio, el mayor número de semillas se observó en C15 y C14.

En trabajos realizados por Rodrigues et al.

(2008) se encontró que el numero de semillas en frutos de maracuyá osciló de 343 a 402. Los mismos autores señalan que frutos de maracuyá amarilla, oriundos de plantas adecuadamente polinizadas, deben contener por encima de 250 semillas.

El volumen de jugo (VJ), presentó valores comprendidos entre 27,33 mL hasta 47,13 m (Cuadro 2). Coronel et al., (2008), señalan valores de VJ de 42,03 ±14 y 42,18 ±15.32 de Passiflora en dos zonas de Veracruz, México. En relación al porcentaje de jugo, los valores fluctuaron entre 18,94 y 33,45% (Cuadro 2). Estos resultados fueron inferiores a los indicados por Aular et al. (2004) referidos a pulpa más jugo, en diferentes especies de Passiflora y a los señalados por Coronel et al. (2008) en Passiflora edulis y por Aular et al. (1995), pero similares a los cuantificados por Cavichioli et al. (2008). Los valores más altos en estos dos parámetros se encontraron en C15, seguido de C17 y C16. Este variable es de suma importancia, ya que la demanda mundial de esta especie frutal se basa en la utilización de jugos concentrados (con alto valor vitamínico) y el rendimiento industrial donde los ºBrix y el porcentaje de jugo, son los componentes claves en el producto final.

Características químicas El pH presentó un rango entre 2,80 a 2,93

Cuadro 1. Características físicas del fruto de 19 cultivares de parchita (Passiflora sp.), cosechados en los huertos

experimentales del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, El Tigre, estado Anzoátegui, Venezuela. Cultivares Peso del fruto

(g) Largo del fruto

(mm) Ancho del fruto

(mm) Grosor de la cáscara (mm)

Número de semillas/fruto

Anzoátegui 196,44e 89,43gh 78,74c 6,30bcdef 244,80abc V149 126,53abcd 79,03bcde 68,67ab 4,6a 194,18ab V140 130,89abcd 75,46abcd 65,01ab 5,05abc 214,33abc V098 131,91abcd 81,36cdefg 72,08bc 6,59cdef 168,47a AmHilera3 140,67abcd 78,67bcde 68,58ab 6,09abcdef 260,93abc AmHilera1 134,80abcd 80,12bcdefg 70,11bc 6,69def 254,33abc AmOva 138,15abcd 79,66bcdef 66,76ab 7,46f 261,07abc Flor Blanca 171,05de 92,15h 78,51c 7,15ef 221,40abc Morada 134,95abcd 81,53cdefg 65,91ab 4,76ab 268,20abc MoHilera2 110,63ab 71,45ab 60,39a 5,17abcd 184,20ab MoOval 119,55abc 74,75abc 64,28ab 6,34bcdef 199,07ab SanAnt 103,93a 68,37a 63,75ab 5,97abcdef 249,27abc DC13 111,55ab 72,64abc 71,39bc 7,16ef 169,27a Ligara 168,60cde 89,28fgh 77,88c 6,67def 306,00bc DC15 140,91abcd 86,64efgh 67,41ab 5,09abcd 328,40c V141 165,45cde 85,12defgh 71,31bc 5,75abcde 274,87abc V139 159,99bcde 77,55abcde 70,57bc 5,02abc 279,67abc V138 121,23abcd 73,63abc 65,50ab 6,43cdef 170,87a V092 109,14ab 72,89abc 66,34ab 6,04abcdef 196,67ab Letras distintas indican diferencias significativas de acuerdo a la Prueba de Tukey (p ≤ 0,05)



(Cuadro 2), valores semejantes a los indicados por Aular y Rodríguez (2003), pero inferiores a los 3,22 señalados por Aponte y Guadarrama (2003) y a los 3,04 reportados por Aular et al. (1995).

El contenido de sólidos solubles totales fue superior en los cultivares C13 y C11 con 17,11 y 17,04 oBrix respectivamente, el valor más bajo lo alcanzó C14 con 12,53 ºBrix (Cuadro 2). Estos resultados son similares a los señalados por Da Silva et al., (2008) en caracterización de frutos de 39 progenies de maracuyá amarilla y por Aular et al., (2003) en cuatro especies de Passiflora, a excepción de P. giberti, que alcanzó un valor de 24,76 ºBrix. Los resultados en este estudio, para este parámetro, fueron superiores a los señalados por Farias et al. (2005).

El contenido de sólidos solubles totales tanto para el consumo fresco como para el mercado debe ser elevado. Para la industria, por ejemplo, cuánto mayor es el valor de SST de los frutos, menor es la cantidad de frutos utilizada para la concentración del jugo (Da Silva et al., 2008). El porcentaje de SST puede ser un indicativo del grado de madurez alcanzado por el fruto (Saenz et al., 1991). Todos los

cultivares evaluados a excepción del C14, presentaron valores de SST dentro del rango señalado por Araujo et al., 1974; y Aular y Rojas, 1993.

En este estudio se encontró gran variabilidad en las características físicas y químicas de los frutos de 19 cultivares evaluados, coincidiendo con lo señalado por González (1996), quien encontró que la variación de las características de los frutos de algunas especies de Passiflora depende de las condiciones de cada localidad y la variabilidad de los materiales. En tal sentido, Oliveira y Ruggiero (1998) afirman que cada región productora debería desarrollar sus variedades de maracuyá de acuerdo a las exigencias del consumidor y de la industria. Análisis de componentes principales (ACP) para las variables físicas-químicas

El Cuadro 3, muestra los valores propios asociados a cada variable y la proporción de la variación entre los individuos explicados por cada componente. Con los primeros dos autovalores se explica una variación acumulada del 73% de la variabilidad total significativo para los 19 cultivares y las 8 variables a un nivel de P ≤ 0,05.

Cuadro 2. Características físico-químicas del fruto de 19 cultivares de parchita (Passiflora sp.), cosechados en los huertos

experimentales del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, El Tigre, estado Anzoátegui, Venezuela. Cultivares Volumen de jugo

(mL) Porcentaje de jugo pH Sólidos solubles totales (ºBrix)

Anzoátegui 37,20ab 18,94 2,80a 13,85ab V149 35,49ab 28,04 2,80a 13,57ab V140 36,47ab 27,86 2,93c 15,31bcde V098 32,80ab 24,86 2,83ab 15,27bcde AmHilera3 41,87ab 29,76 2,85abc 15,97cde AmHilera1 31,07ab 23,52 2,89abc 14,29abc AmOva 40,33ab 29,19 2,84abc 14,96bcd Flor Blanca 40,40ab 23,62 2,85abc 13,80ab Morada 39,60ab 29,34 2,91bc 16,51de MoHilera2 33,28ab 30,08 2,91bc 16,36de MoOval 28,67a 23,98 2,92bc 17,04e SanAnt 28,67a 25,85 2,86abc 14,03abc DC13 33,73ab 30,23 2,92bc 17,11e Ligara 42,80ab 25,39 2,84abc 12,53a DC15 47,13b 33,45 2,93c 16,33de V141 43,07ab 26,03 2,85abc 14,60bcd V139 43,20ab 27,00 2,84abc 15,25bcde V138 29,67ab 24,47 2,88abc 14,77bcd V092 27,33a 25,04 2,87abc 14,64bcd

Letras distintas indican diferencias significativas de acuerdo a la Prueba de Tukey (p ≤ 0,05)



Las correlaciones de las variables originales se muestran en el Cuadro 4. En éste se observa una correlación cofenética del 0.978. Las variables que hicieron un aporte mayor al CP1 fueron peso, largo, ancho, pH y ºBrix. Las variables que hicieron un aporte mayor para la integración del CP2 fueron grosor de la cáscara y número de semillas; mientras que, para el CP3 la variable que tuvo el mayor efecto fue el grosor de la cáscara, indicando el cumplimiento de los supuestos requeridos para el ACP.

La Figura 1, realizada a partir del análisis multivariado, muestra los resultados del análisis de los dos componentes principales y la ubicación de las 8 características y los 19 cultivares utilizando los 2 primeros factores o ACP como ejes de abscisas y ordenadas. En el eje X el componente de mayor varianza CP1 y en el eje Y el CP2 permitieron graficar las diferentes variables en un plano y establecer las correlaciones entre ellas. En el primer cuadrante se agrupan las características pH y Brix, muy próximas entre sí debido a la alta correlación entre ellas. Estas variables tienen un efecto positivo en las características de calidad determinado por el cultivar. En el segundo cuadrante se concentraron las características: Largo, peso, VJ y NS, las dos primeras muy próximas entre sí, debido a la estrecha relación entre ellas. Por su parte, los cultivares C5 y C17 se concentraron cercanos al VJ y sus componentes. El volumen de jugo está muy bien alineado y posee los dos componentes. En el tercer cuadrante se concentraron las características ancho y GC, en el cuarto cuadrante no se ubicó ninguna característica.

De acuerdo a lo mostrado, se pudieron

separar los diferentes cultivares de parchita en cuatro grupos de acuerdo a su similitud en sus características físico-químicas. Así tenemos que el grupo I está conformado por los cultivares C9, C3, C10 y C11, los cuales poseen similitud en las características químicas de pH y Brix. El grupo II, por los cultivares C15, C17, C5 y C16, con características similares en VJ, NS, largo y peso de fruto. El grupo III, conformado

Cuadro 3. Proporción de la variación para los componentes principales generados con características de calidad del fruto de 19 cultivares de parchita (Passiflora sp.), cosechados en los huertos experimentales del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, El Tigre, estado Anzoátegui, Venezuela.

Variables Valor Proporción Proporción acumulada

1 4,07 0,51 0,51 2 1,79 0,22 0,73 3 0,97 0,12 0,85 4 0,51 0,06 0,92 5 0,32 0,04 0,96 6 0,14 0,02 0,98 7 0,11 0,01 0,99 8 0,08 0,01 1,00

Cuadro 4. Correlaciones entre las variables originales y los tres primeros componentes principales (CP), generados con características de calidad del fruto de 19 cultivares de parchita (Passiflora sp.), cosechados en los huertos experimentales del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, El Tigre, estado Anzoátegui, Venezuela.

Variables CP1 CP2 CP3 PF -0,94 0,08 -0,06 LF -0,91 0,12 -0,19 AF -0,87 -0,30 -0,24 GC -0,19 -0,63 -0,66 NS -0,59 0,62 0,07 VJ -0,69 0,64 -0,06 pH 0,60 0,51 -0,47 SST 0,62 0,48 -0,46 PF: Peso del fruto (g); LF: Largo del fruto (mm); AF: Ancho del fruto (mm); GC: grosor de la cáscara (mm); NS: Número de semillas/fruto; VJ: Volumen de jugo (mL) y SST: Sólidos solubles totales (ºBrix) Correlación cofenética: 0,978

Figura 1. Representación de los componentes principales de caracteres físicos-químicos del fruto de 19 cultivares de parchita (Passiflora sp.), cosechados en los huertos experimentales del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, El Tigre, estado Anzoátegui, Venezuela



por C14, C1, C8, C2 y C7, fueron semejantes en ancho de fruto y grosor de cáscara y el grupo IV, por los cultivares C4, C13, C12, C19 y C18, los cuales no presentaron similitud en sus características.

CONCLUSIONES

Los resultados indican que de los 19

cultivares evaluados DC15, V139, V141, Flor Blanca, AmOva, Anzoátegui, y DC13 poseen frutos con algún atributo de calidad adecuado para satisfacer las exigencias del mercado fresco o procesado.

Los frutos de los cultivares Anzoátegui y Flor

Blanca presentaron el mayor valor de peso fresco, largo y ancho del fruto. El mayor grosor de cáscara fue para los cultivares Flor Blanca, DC13 y AmOVa, mientras que el mayor número de semillas se presentó en Ligara y DC15.

El cultivar que presentó frutos con mayor

volumen y porcentaje de jugo fue DC15 y DC13 presentó el mayor contenido de SST.

Los cultivares AmHilera1, MoHilera2,

MoOval, SanAnt, Ligara, V138 y V092 presentaron frutos con bajo porcentaje de jugo.

AGRADECIMIENTO

Los autores agradecen el apoyo de Moraima García y Delis Pérez, así como de Nayiri Camacaro, por el apoyo prestado en el suministro de semillas de los diferentes cultivares procedentes de los Banco de Germoplasma Caripe (estado Monagas) y CENIAP (estado Aragua). Así mismo, a Ernesto Cantores y Jean Yves Julliet, por el material suministrado procedente de la finca la Lomita, Municipio Freites, estado Anzoátegui.

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Sistema de regeneración in vitro de híbridos venezolanos de sorgo granífero [Sorghum bicolor (L.) Moench]

in vitro regeneration system of Venezuelan hybrids of grain sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]

Rafael FERNÁNDEZ DA SILVA

Laboratorio de Biotecnología Aplicada, Departamento de Biología, Facultad Experimental de Ciencias y

Tecnología, Universidad de Carabobo. Valencia, estado Carabobo, Venezuela. E-mail: [email protected]

Recibido: 30/04/2011 Fin de primer arbitraje: 18/03/2012 Primera revisión recibida: 04/04/2012 Fin de segundo arbitraje: 18/04/2012 Segunda revisión recibida: 25/04/2012 Aceptado: 01/06/2012

RESUMEN

El sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] es uno de los cereales más relevantes en la elaboración de alimentos concentrados para cerdos y gallinas. Por ello, es importante obtener nuevas cultivares de características agronómicamente importantes a través de técnicas biotecnológicas, por lo cual se debe contar con un sistema de regeneración in vitro, el cual fue el objetivo de este trabajo. Como explantes se utilizaron semillas maduras de los híbridos de sorgo Chaguaramas III y VII. El medio fue MS, con diferentes hormonas (2,4-D, ANA y K, BA o TDZ). El sistema fue de dos etapas: I. Inducción de callo y II. Regeneración (sin 2,4-D). Se obtuvieron callos morfológicamente distintos: no-embriogénicos, embriogénicos, con raíces, con brotes o combinaciones de estos. La mayor frecuencia embriogénica se encontró en medios con 3 mg.L-1 de 2,4-D + ANA y 1 mg.L-1 de K o BA, mientras que la frecuencia regenerativa fue mayor con BA. Al incrementar la concentración de BA se favoreció la organogénesis en detrimento de la embriogénesis somática, observándose brotes vitrificados. La regeneración fue por vía indirecta: organogénesis y embriogénesis somática de origen unicelular y multicelular. Al utilizar BA y TDZ, se regeneraron plantas y brotes con deformaciones foliares no permanentes, así como plantas albinas. La respuesta fue marcadamente varietal, tanto en la etapa de inducción como de regeneración. Palabras clave: Sorghum bicolor, 2,4-D, K, BA, embriogénesis somática

ABSTRACT

The sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is the one of the most important food sources for animals, such as pigs and chickens. Due to this aspect it would be important to obtain an effective in vitro regeneration system in order to obtain new cultivars with desirable agronomical characteristics. The aim of this research was to obtain an efficient regeneration system. Mature seeds of the sorghum hybrids Chaguaramas III and VII were cultured in the MS medium supplemented with several hormones (2.4-D, NAA and K, BA or TDZ). Two steps were involved in the regeneration process: I. Callus induction and II. Plant regeneration (in absence of 2.4-D). Calli showing different morphologies were obtained: non embryogenic, embryogenic, with roots, buds or combined of these. The embryogenic frequency was greater with 3 mg.L-1 of 2.4-D + ANA and 1 mg.L-1 of K, whereas the regenerative frequency was greater with BA. When increasing the BA concentration, the organogenesis was favored as indicated by vitrified buds, while the somatic embryogenesis was inhibited. The regeneration occurred by indirect organogenesis or/and somatic embryogenesis, and the origin of the later was unicellular and multicellular. When using BA and TDZ, plants and buds showed non permanent foliar deformations, as well as albino plants. The induction, regeneration and oxidation process varied according to the cultivar. Key words: Sorghum bicolor, 2.4-D, K, BA, somatic embryogenesis

INTRODUCCIÓN

El sorgo es uno de los cereales de mayor importancia económica en el mundo, cuyo origen y domesticación se dio en el noreste de África (Etiopia y Egipto) para el año 3000 A. C. (Harlan, 1971), extendiéndose su cultivo a regiones cercanas al Mar Negro, Grecia, Europa Oriental, Asia menor, India y China aproximadamente en el año 300 D.C (De Wet y

Huckabay, 1967). Posteriormente, es llevado al continente americano a través de barcos dedicados al comercio de esclavos negros, en el siglo XVIII, y a Venezuela, fue introducido a principios del siglo XX (Guzmán, 1988) a mediados de ese siglo, Universidades venezolanas como la Universidad Central de Venezuela y la Universidad del Zulia, el Centro de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP, hoy INIA) y la empresa privada (Monaca y Protinal) trabajaron en conjunto,

Fernández Da Silva. Sistema de regeneración in vitro de híbridos venezolanos de sorgo granífero (Sorghum bicolor)


evaluando genotipos foráneos y obteniendo cultivares venezolanos adaptados a suelos del país (Mendoza, 1993). El sorgo pertenece a la familia Poaceae, género Sorghum, siendo las más emblemática especie cultivada el Sorghum bicolor (L) Moench, debido a que sus granos son empleados en la fabricación de alimentos concentrados, tanto para el consumo humano como animal (Guzmán, 1988).

El aumento de la población mundial en el presente siglo, plantea la necesidad del establecimiento de programas de mejoramiento genético en cereales como el sorgo, para lograr satisfacer la demanda poblacional de alimentos en el mundo, incluyendo a Venezuela. En tal sentido, se requiere obtener cultivares altamente productivos en condiciones de estrés biótico y/o abiótico, con una alta calidad nutricional. En este sentido, en Venezuela, esencialmente es la calidad del suelo el principal inconveniente que presenta el cultivo del sorgo, lo cual puede ser resuelto obteniendo nuevos cultivares a través del cultivo de tejidos y/o ingeniería genética. Así, en sorgo se han descrito eficientes protocolos de regeneración in vitro (Maqbool et al., 2001), estables genéticamente (Mythili et al., 2001), los cuales se han establecido a partir de diferentes explantes: embriones sexuales inmaduros (Gamborg et al., 1977; Thomas et al., 1977; El'Konin y Pakhomova, 2000; Oldach et al., 2001; Pola et al., 2007), embriones sexuales maduros (Hendre et al., 1975), semillas maduras (Guo y Liang, 1993), inflorescencias inmaduras (George y Eapen, 1988), secciones del vástago (Masteller y Holden, 1970), hojas (Wernicke et al., 1982; Pola y Mani, 2006), ápices (Seethrama et al., 2000), anteras (Kumaravadivel y Rangasamy, 1994) y simples capas celulares de hipocotilo (Baskaran et al., 2005).

Asimismo, a través de la variación somaclonal se obtienen nuevos cultivares agroecológicamente deseados (Maralappanavar et al., 2000; Zhang et al., 2010), particularmente que presenten resistencia tanto al estrés ábiotico como biótico. Así tenemos plantas tolerantes al estrés salino (Bhaskaran et al., 1983; Ketchum et al., 1987), a la acidez del suelo (Miller et al., 1992), al estrés hídrico (Smith et al., 1985; Ketchum et al., 1987) y resistentes al gusano cogollero (Spodoptera frugiperda) (Isenhour et al., 1991). Por otra parte, han sido pocos los trabajos publicados en comparación a otros cereales, en la obtención de plantas transgénicas, ya que su transformación genética es difícil y en pocos casos la regeneración fue exitosa (Zhu et al., 1998), no obstante, recientemente se ha logrado éxito en ello, tanto con medios de transformación

directos como indirectos (Girijashankar y Swathisree, 2009). Así entre varios reportes, se lograron regenerar plantas transgénicas resistentes al herbicida basta (gen bar) mediante biobalística (Casas et al., 1993; Tadesse et al., 2003; Liu y Godwin, 2012) o con Agrobacterium tumefaciens (Lu et al., 2009), con el gen de la quitinasa (Zhu et al., 1998) y resistentes al insecto Chilo partellus (gen Cry1AC) (Girijashankar et al., 2007), evaluándose siempre la estabilidad de los transgenes en las plantas regeneradas (Emani et al., 2002).

Como se ha visto en la actualidad, la biotecnología es la piedra angular del desarrollo de nuevos cultivares de plantas, y para ello es determinante el establecimiento de un sistema de regeneración in vitro eficiente, que asegure la obtención de plantas con las características genéticas deseadas. Por lo cual, este trabajo tuvo como objetivo fundamental la caracterización de un sistema de regeneración por cultivo de tejidos para dos híbridos venezolanos de sorgo granífero.


Se emplearon como explantes, semillas maduras sin descascarar de dos híbridos venezolanos: Chaguaramas III y Chaguaramas VII de Sorghum bicolor (Sorgo granífero), donados por (FUSAGRI; Cagua, Edo Aragua, Venezuela). El protocolo de desinfección fue el siguiente: primero se lavaron con agua destilada estéril y jabón líquido (15 min) en agitación continua, luego con alcohol isopropílico al 70% (5 min), seguido de cloro comercial (Hipoclorito de Sodio al 5%) sin diluir más Tween 20 (2 gotas/10 mL) por 30 min; después se realizaron 6 cambios (3 min c/u) con agua destilada estéril. Seguidamente, se sembraron in vitro, en los diferentes medios de cultivo, siguiendo el protocolo de dos etapas (inducción y regeneración) establecido para el cultivo del sorgo (Gamborg et al., 1977; George y Eapen, 1988; Guo y Liang, 1993). En la etapa I (4-8 semanas), se indujo la formación del callo, utilizando medios con 2,4-D sólo o combinado con otra auxina (ANA) y/o citoquininas (K, BA, TDZ), mientras que para la etapa II se regeneraron plantas y/o brotes a partir de callos con capacidad regenerativa (caulogénicos y embriogénicos) inducidos en la fase I, utilizando medios sin 2,4-D, con una auxina (0,5 mg.L-1 de ANA) y una citoquinina (0,5 mg.L-1 de K, BA o TDZ).

Los medios de cultivo, contenían las sales de Murashige y Skoog (1962), 2 mg.L-1 de glicina, 1 mg.L-1 de tiamina-HCl y 0,5 mg.L-1 de piridoxina-HCl



(Zhuang y Jia, 1983) y sacarosa al 3%. Las auxinas utilizadas fueron: 2, 3 y 4 mg.L-1 de ácido 2,4- diclorofenoxiacético (2,4-D); 1 mg.L-1 de ácido naftaleno-acético (ANA) y las citoquininas: 1, 3 y 5 mg.L-1 de 6-Furfurylaminopurina (K) o 6-Benzilaminopurina (BA) y 0,1-1 mg.L-1 de Tidiazuron (TDZ). Se ajustó el pH a 5,8 y se solidificó con Agar Powder (0,8 %), y se esterilizó a 15 lb y 121°C (15 min). Los cultivos se mantuvieron a luz continua y a 30°C.

Se utilizaron 30 semillas por tratamiento (una semilla por tubo con tapón de algodón y gasa), colocando la zona embrional en contacto con el medio (Gamborg et al., 1977; Thomas et al., 1977; Dunstan et al., 1978, 1979). En la etapa de inducción (4 semanas), se evaluaron los distintos medios, posteriormente se procedió a aislar los callos con características regenerativas, subcultivándose en los mismos medios de inducción para aumentar la masa del callo. La elevada producción de compuestos polifenólicos (oxidación) que presentaban los callos, determinó repiques cada 2 ó 3 semanas, ya que el acortamiento del tiempo de cultivo en los mismos, es la manera más efectiva de controlar la oxidación (Guo y Liang, 1993). La etapa de regeneración consistió en repicar callos a medios sin 2,4-D suplementados con otras hormonas (0,5 mg.L-1 de ANA y 0,5 mg.L-1 de K, BA, TDZ y sin hormonas), con la finalidad de lograr diferenciación de plantas (Nabors et al., 1983; Ketchum et al., 1987).

Después de cada etapa de cultivo, se calcularon las frecuencias de inducción de callo total (T), callo embriogénico (E), callo no embriogénico (NE) y callo rizogénico (R), y la frecuencia de regeneración, tanto de brotes como de plantas, empleando las formulas planteadas por Zaidi et al. (2006) tal como se indican a continuación:

# callosFrecuencia de callo T = x 100# semillas sembradas

# callos EFrecuencia de callo E = x 100# semillas sembradas

# callos NEFrecuencia de callo NE = x 100# semillas sembradas

# callos RFrecuencia de callo R = x 100# semillas sembradas

# callos BRFrecuencia de callo BR = x 100# semillas sembradas

Frecuencia de regeneración

# callos regenerados= x 100# callos regenerativos cultivados

Para el estudio histológico del proceso

regenerativo, se tomaron trozos de los distintos callos, con el fin de determinar el origen de las plantas, analizando su morfología y anatomía. Estos fueron fijados en alcohol isopropílico al 70% y cortados a mano alzada, tiñéndolos con azul de toluidina y azul de metileno (1:1), realizando montajes semipermanentes (Johansen, 1940). Los registros fotográficos fueron tomados con la lupa Leika DFC 280 y un microscopio de luz Leika DM 1000 en el Laboratorio de Biotecnología Aplicada (LBA). Los análisis estadísticos de los procesos de inducción y regeneración, se basaron en la aplicación del modelo lineal aditivo, junto con el Análisis de Varianza (ANOVA) mediante el programa estadístico Statatistic v 17.0.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La mayoría de los investigadores en el cultivo in vitro de cereales, utilizan el 2,4-D como única hormona en la etapa de inducción (Bannikova y Barabanova, 1990), no obstante, en sorgo son pocos los que emplean esa auxina como única hormona en dicho medio (Dunstan et al., 1979; Bhaskaran et al., 1983; Cai y Butler, 1990), formándose callo de 1 a 10 mg.L-1 de 2,4-D (Brar et al., 1980). Así en este trabajo, se observó el desarrollo de callo a los 10 días de iniciado el cultivo, formándose callos no embriogénico (NE), embriogénico (E) y rizogénico (R) al emplear 2,4-D sólo o combinado con otra auxina (ANA), incrementándose la frecuencia de callo rizogénico (20-32%) al aumentar la concentración de auxinas en el medio (2-4 mg.L-1 de 2,4-D + 1 mg.L-1 de ANA), mientras que al utilizar medios suplementados con citoquinina (K, BA o TDZ) se desarrolló otro tipo de callo, el caulogénico (con brotes: 9-42%), además de una mayor frecuencia de callo embriogénico (20-51%), en particular en los medios de cultivo con 2-3 mg.L-1 de 2,4-D + 1 mg.L-1 de ANA+1 mg.L-1 de K o BA (Tabla 1). En este sentido, la formación de raíces ó brotes en los callos depende de la relación auxina/citoquinina en el medio (Skoog, 1970), así se induce rizogénesis en presencia elevada de AIA o ANA (Davis y Kidd, 1980), mientras que al combinar 2,4-D con auxinas o citoquininas, se favorece la formación de callos con capacidad regenerativa con brotes o embriones (Gamborg et al., 1977; Ma et al., 1987), en particular al utilizar K y BA (El′Konin y Pakhomova, 2000; Oldach et al., 2001; Baskaran y Jayabalan, 2005).



Al incrementar la concentración de citoquininas (K o BA) en el medio de inducción (2-3 mg.L-1 de 2,4-D + 1 mg.L-1 de ANA) a 3 y 5 mg.L-1, se evidenció una mayor frecuencia de callo caulogénico (15-42%), siendo mayor el desarrollo de este tipo de callo con BA, no formándose callo embriogénico a 3 y 5 mg.L-1 de K, mientras que con BA, disminuye el desarrollo de ese tipo de callo (17-43%) a 3 mg.L-1 BA, y no se desarrolla a 5 mg.L-1 de la misma, y para TDZ a 0,1 mg.L-1, la frecuencia de callos embriogénicos (27-30%) y con brotes (3-10%) fue menor (Tabla 1). Estos resultados son similares a los indicados por diversos investigadores (Trejo Tapia et al., 2002; Lacroix et al., 2003; Gairi y Rashid, 2004; Sharma et al., 2004)

quienes señalan que al incrementar la concentración de citoquininas se favorece la organogénesis en detrimento de la embriogénesis, en particular al emplear BA, que favorece la formación de callos caulogénicos o con brotes.

De tal manera, que los resultados encontrados en ambos híbridos de sorgo, determinan que la combinación de 2,4-D con otra auxina (ANA) y citoquininas (K y BA, TDZ), favorece el desarrollo de callos con capacidad regenerativa (caulogénico y embriogénico), con una mayor frecuencia embriogénica al emplear 3 mg.L-1 de 2,4-D + 1 mg.L-1 ANA + 1 mg.L-1 K o BA en particular para el híbrido

Tabla 1. Frecuencias de inducción de callo en dos híbridos de sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] Chaguaramas III y

Chaguaramas VII.

M Hormonas (mg.L-1) Frecuencias

2,4-D ANA Cito Total E NE R Br III VII III VII III VII III VII III VII

I1 2 -

-

82 43 - - 72 38 11 5 - - I2 3 76 44 15 11 40 24 21 9 - - I3 4 75 40 - - 53 28 22 12 - - I4 2

1 70 40 - - 50 29 20 11 - -

I5 3 30 32 - - - 17 30 15 - - I6 4 27 30 - - - 7 32 23 - - I7 2

1 K

100 50 26 - 54 37 9 7 9 6 I8 3 76 46 50 23 9 11 8 6 11 6 I9 4 75 45 51 - 9 34 9 6 11 5 I10 2

1

3 K 73 27 - - 49 12 4 5 20 10

I11 3 76 26 - - 55 13 6 4 15 9 I12 4 74 32 - - 51 18 5 4 18 10 I13 2

1

5 K 65 25 - - 38 10 - - 27 15

I14 3 63 26 - - 33 12 - - 30 14 I15 4 62 24 - - 34 9 - - 28 15 I16 2

1

1 BA

84 24 32 10 27 3 3 1 22 10 I17 3 83 27 45 - 19 14 2 2 17 12 I18 4 77 30 20 - 37 18 2 1 24 11 I19 2

1

3 BA

76 25 43 12 3 3 - - 30 10 I20 3 95 30 29 - 31 15 - - 35 15 I21 4 60 32 21 - 11 14 - - 32 18 I22 2

1

5 BA 55 30 - - 16 10 - - 39 20

I23 3 51 29 - - 9 7 - - 42 22 I24 4 53 30 - - 13 9 - - 40 21 I25 2

1 0.1 TDZ

89 24 27 - 52 20 - - 10 4 I26 3 81 47 30 - 43 43 - - 8 4 I27 4 88 45 - - 79 42 - - 9 3 I28 2

1

1 TDZ 50 48 - - 50 48 - - - -

I29 3 60 52 - - 60 52 - - - - I30 4 58 39 - - 58 39 - - - -

M: medio de cultivo; cito: Citoquinina; III: Híbrido Chaguaramas III; VII: Híbrido Chaguaramas VII; E: callo embriogénico; NE: callo no embriogénico; R: callo rizogénico; Br: callo con brotes



Chaguaramas III. En este sentido, se ratifica lo descrito por los investigadores que han trabajado con sorgo, que en la etapa de inducción suelen utilizar varios inductores, en particular la combinación de 2,4-D con K (Strogonov et al., 1968; Boyes y Vasil, 1984; Smith et al., 1985; Mackinnon et al., 1987; Bhaskaran y Smith, 1988; Wei y Xu, 1990; Zhao et al., 2010), 2,4-D y agua de coco (Davis y Kidd, 1980), 2,4-D y Zeatina (Gamborg et al., 1977; Ma et al., 1987), o 2,4-D con Zeatina y K (Guo y Liang, 1993).

En este estudio, la combinación de reguladores de crecimiento determinó la aparición de callos con distintas características morfo-anatómicas; no-embriogénico (NE), embriogénico (E), rizogénico (R), caulogénicos o con brotes (Br), con embriones y raíces (ER), con brotes y raíces (BrR) y con embriones, brotes y raíces (EBrR). Determinándose que el origen de los brotes y las raíces, ocurrió por organogénesis indirecta y el de las plantas por embriogénesis somática indirecta (Figura 1a-f). El callo se desarrolló de la zona

Figura 1. Callos obtenidos en sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] a. No-embriogénico. b. Embriogénico. c. Rizogénico. d. Con

brotes. e. Con brotes y raíces. f. Con embriones, brotes y raíces. (Aumento 40X).



embrional de la semilla, específicamente del escutelo, tal como lo indican algunos investigadores (Thomas et al., 1977; Dunstan et al., 1978, 1979). Los tipos fundamentales de callo encontrados para el sorgo en este estudio fueron NE y E, distinguiéndose también callos organogénicos (con brotes y/o raíces). Estos callos ya han sido descritos en Sorghum por diversos autores (Thomas et al., 1977; Dunstan et al., 1978; 1979; Ketchum et al., 1987; Cai y Butler, 1990; El′Konin y Pakhomova, 2000), así como en otros cereales (Nabors et al., 1983; Vasil, 1987). Estas diferentes combinaciones de callos en sorgo,

representan una amplia heterogeneidad morfológica, que puede estar relacionada con la capacidad regenerativa, tal como ocurre en Oryza sativa, al caracterizar 33 tipos distintos de callos diferentes (Kucherenko, 1993).

Los callos no-embriogénicos son friables, de color amarillo (Figura 1a) e histológicamente su superficie estaba constituida por células pequeñas de forma alargada o irregular, que al realizar el montaje se dispersaban en el campo (Figura 2a). Por otra parte, los callos embriogénicos son compactos, de superficie

Figura 2. Anatomía del callo en sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] a. Células no-embriogénicas. b. Células embriogénicas. c-d. Embrión de estadio temprano e. Grupo de embriones en mayor desarrollo f. Embrión unido por un pie al tejido g. Cuerpo multiembrional h. Zona de absición i. Raíces en formación j. Vasos xilemáticos. K. Brote. I. Brote delimitado por una epidermis. (Aumento 400X).



nodular y de color blanco-crema (Figura 1b), anatómicamente estuvieron constituidos por células de diferente forma, grandes al centro y pequeñas hacia la periferia, presentando una mayor concentración de gránulos de almidón en estas últimas. Asimismo, el callo estaba bordeado por una capa uniseriada de células de forma tabular, que se asemejaba a una epidermis (Figura 2b), a partir de la cual se diferencian los embrioides en diferentes etapas de desarrollo, individuales (Figura 2c-d) o formando una masa multiembriogénica (Figura 2e). En el primer caso, se observó su unión a la masa embrional, mediante un pie o prolongación (Figura 2f), mientras que en el segundo, se determinó que el cuerpo multiembriónico presentaba una doble epidermis (Figura 2g), que asemeja una zona de abscisión, que suponemos es por donde se separan los embriones en etapas más avanzadas de desarrollo (Figura 2h).

Con respecto a los callos rizogénicos, estos eran compactos y de color amarillo, cuya superficie en gran parte, estaba conformada por raíces alargadas, densamente cubiertas por pelos radiculares (Figura 1c), anatómicamente estaba constituido por células de forma irregular, grandes hacia el centro del callo y pequeñas hacia su periferia. Adicionalmente, este tipo de callo presentaba en su superficie, unas estructuras globulares o papilares, que luego de realizado el estudio histológico se identificaron como raíces en formación (Figura 2i). Asimismo, era característico de este callo, la presencia de numerosos vasos xilemáticos de paredes engrosadas reticularmente, tanto hacia la parte interna como periférica del mismo, siendo menores en tamaño en esta última (Figura 2j).

Por último, los callos caulogénicos o con brotes eran compactos y de color verde (Figura 1d), observándose anatómicamente que estaban constituidos por células de forma irregular, grandes al centro y pequeñas hacia la parte superficial, bordeadas por una capa uniseriada de células cuadrangulares, similar a una epidermis, donde se observaron unas protuberancias de forma papilar y/o alargada (Figura 2k-l). Los brotes en diferentes estados de desarrollo, estaban conectados a la masa del callo por hileras de vasos xilemáticos cuyas paredes presentaban un engrosamiento helicoidal.

Las dos vías regenerativas por las cuales se pueden obtener plantas in vitro son la organogénesis y la embriogénesis somática (Vasil, 1987). En sorgo, los investigadores no indican de manera clara cuál de las dos rutas ocurre, limitándose a señalar la regeneración desde el punto de vista morfológico, describiendo la

formación de estructuras aparentemente embriogénicas y/o foliares, sin realizar estudios histológicos que indiquen de manera precisa cual proceso regenerativo está ocurriendo. Así, en secciones del vástago (Masteller y Holden, 1970) y con embriones sexuales inmaduros de Sorghum bicolor (Gamborg et al., 1977), se describe que las plantas se originaron de estructuras foliares que presentaba el callo. Por otra parte, cultivando embriones sexuales maduros de Sorghum caffrorum (El'Konin et al., 1986) e inflorescencias inmaduras de Sorghum almun (George y Eapen, 1988) se describen que las plantas se originaron de estructuras foliares y otras de naturaleza embriogénica. En este trabajo, se determinó mediante estudios anatómicos, que la regeneración ocurrió tanto por organogénesis como por embriogénesis somática. Así, con embriones sexuales inmaduros de Sorghum bicolor, mediante estudios de microscopía de luz y de microscopía electrónica de barrido, se encuentran los dos orígenes regenerativos (organogénesis y embriogénesis somática), predominando alguno de ellos en función del medio de inducción utilizado (Dunstan et al., 1978; 1979).

En este trabajo se constató, que el desarrollo organogénico in vitro de los brotes en los callos, ocurre a partir de protuberancias originadas en la periferia del mismo, tal como lo señala Hicks (1994). Así se ha descrito en Sorghum bicolor, que los brotes y las raíces proliferan en el callo compacto de color blanco-crema (Dunstan et al., 1978), sin embargo, se observó que estos órganos no proliferaron en este tipo de callo, sino en el callo NE, el cual era de color amarillo y friable, tal como se ha descrito en semillas de Pennisetum typhoides (Nabors et al., 1983). Finalmente, las características señaladas con respecto al callo embriogénico, y su relación con el proceso de embriogénesis somática, ya han sido caracterizados en Sorghum bicolor por distintos investigadores (Dunstan et al., 1978, 1979; Wernicke et al., 1982), bajo tales circunstancias se pueden observar grupos de células embriogénicas aisladas periféricamente del callo, embriones de diferente nivel de desarrollo y las masas proembriónicas o cuerpos multiembrionales.

Por otra parte, la dilucidación del origen de los embriones somáticos (unicelular ó multicelular), es un problema ampliamente discutido, ya que los mismos pueden originarse directamente de simples células embriogénicas, las cuales generalmente están ubicadas en la periferia del callo, originándose de un complejo multicelular, o pueden presentarse las dos vías. En general, se distinguen los embriones de origen



unicelular, por verse unidos al tejido parental por un pie, mientras en los de origen multicelular, los embriones no están unidos por un pie a la masa de callo (Willians y Maheswaran, 1986; Quiroz Figueroa et al., 2006). Asimismo, se plantea que los embrioides que se escinden del complejo multiembrional son de origen unicelular, ya que éstos se forman por la segmentación de simples células (escisión poliembrional) (Haccius, 1978); sin embargo, el origen de los embrioides, es todavía controversial (Bannikova y Barabanova, 1990). En el estudio anatómico se observó que algunos embriones somáticos se encontraban unidos por un pie a la masa proembriónica, mientras que en otros no se observó el pie, sugiriendo que el origen de los mismos es tanto unicelular como multicelular. Otros investigadores (Dunstan et al., 1978; 1979) plantearon un origen unicelular, no obstante, mencionaron que algunos de los embriones observados se originaron de más de una célula. Aunado a ello, en los estudios histológicos de nuestro trabajo, constatamos que los embriones están unidos a una masa de callo, destacándose una zona de abscisión, por la cual probablemente se separan los mismos, aspecto que no ha sido reportado previamente.

Con respecto a la etapa de diferenciación de plantas, la regeneración de las mismas ocurrió en medios sin 2,4-D suplementados con ANA (0,5 mg.L-1) y una citoquinina (0,5 mg.L-1 de K, BA o TDZ), pero fue nula al utilizar los medios sin hormonas (Tabla 2), regenerándose plantas verdes y plantas albinas, no siendo viables estas últimas (Figura 3a-b). Estos resultados corroboran lo indicado por distintos autores, que en dicha etapa por norma general se logra la diferenciándose de brotes y/o plantas, eliminando el 2,4-D del medio (Wernicke y Brettell, 1980; Bhaskaran et al., 1983), o combinando hormonas como K (Wernicke y Brettell, 1980; Zhao et al., 2010), sulfato de adenina o BA (Dunstan et al., 1979; Zhao et al., 2010), reduciendo la concentración de las sales del medio a la mitad o disminuyendo la concentración de sacarosa y ANA para favorecer el enraizamiento

(Boyes y Vasil, 1984). Adicionalmente, mediante la frecuencia regenerativa, se observó nuevamente una distinción varietal, que fue mayor (87%) al utilizar 0,5 mg.L-1 ANA + 0,5 mg.L-1 de BA para el híbrido Chaguaramas III, por otra parte, la diferenciación de plantas albinas se evidenció en medios con BA y TDZ (Tabla 2). Así en este trabajo al encontrar que el mayor número de plantas regeneradas se obtuvo al utilizar la citoquinina BA en el medio, se ratifican los resultados descritos en Sorghum bicolor por diversos autores (El'Konin y Pakhomova, 2000; Oldach et al., 2001; Pola et al., 2007; Zhao et al., 2010).

Por otra parte, en general las plantas obtenidas

desde el punto de vista morfológico eran normales, excepto las regeneradas en el medio con TDZ, que presentaban hojas filiformes fuertemente onduladas, características que desaparecieron cuando las plantas se pasaron a tierra. Después de tres meses de dicha transferencia, muchas de ellas presentaron baja altura, reducción en la longitud de los entrenudos (con respecto a la planta madre) y no florecieron, sugiriendo que las mismas presentaron una lenta velocidad de crecimiento (Figura 3c). Sin embargo, se regeneraron algunas plantas del híbrido Chaguaramas III, con una altura, grosor de tallo y largo de la panícula, similares a los de la planta madre, pero el número de semillas por panícula fue inferior a la misma (Figura 3d).

El albinismo y la baja altura de las plantas, son señaladas como variaciones somaclonales en cultivares de Sorghum bicolor (Ma et al., 1987; Cai et al., 1990), así como la altura y el número de semillas por planta (Bhaskaran et al., 1987; Smith y Bhaskaran, 1988). Estas anormalidades, podrían ser el resultado de cambios en el número ó en la estructura cromosómica (Larkin y Scowcroft, 1981), no obstante, algunos autores que trabajaron con un híbrido F1 de sorgo, sugieren, que en ese caso, las variaciones observadas fueron consecuencia de la segregación del híbrido (Dunstan et al., 1979).

Tabla 2. Frecuencias de regeneración de plantas en dos híbridos de sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] Chaguaramas III y

Chaguaramas VII.

M Hormonas ( mg.L-1 ) Frecuencias

ANA K BA TDZ Plantas Albinismo Oxidación III VII III VII III VII

R1 0.5 0.5 - - 74 - - - 50 100 R2 0.5 - 0.5 - 87 - 10 - 40 100 R3 0.5 - - 0.5 26 21 26 - 60 100 R4 - - - - - - - - 70 100

M: medio de cultivo; III: Híbrido Chaguaramas III; VII: Híbrido Chaguaramas VII



El albinismo es un problema serio en gramíneas, especialmente en cereales, y sus causas no están claras, pudiendo atribuirse a la temperatura del cultivo, al genotipo (Chu, 1982), a mutaciones en genes relacionados a la síntesis de componentes de los cloroplastos y a la fragmentación de los cromosomas

(Caredda et al., 2004), siendo esta última referida a la presencia de elevadas concentraciones de auxina en el medio, que inducen divisiones celulares anómalas, las cuales han sido observadas en cultivos de polen de diferentes géneros (Caredda et al., 2004; Hoque y Mansfield, 2004). En este experimento, los callos

Figura 3. Regeneración de plantas de sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench]. a. Planta diferenciada en vástago y raíz. b. Planta

albina. c. Planta de tallo corto d. Espiga con pocas semillas.



incubados en medios de regeneración con BA y TDZ, fueron los que produjeron plantas albinas (Tabla 2), resultados concordantes a los descritos en inflorescencias inmaduras de Sorghum almum (George y Eapen, 1988) y de Avena sativa (Kiviharju et al., 2000), así como en anteras de Sorghum bicolor (Kumaravadivel y Rangasamy, 1994), donde se plantea que el BA en los medios de regeneración favorece la aparición de las plantas albinas.

Otro aspecto encontrado en el cultivo, fue la aparición de brotes vitrificados, en medios suplementados con altas concentraciones de BA y TDZ. La vitrificación constituye un problema en el cultivo in vitro, tanto en especies arbóreas como herbáceas y se ha asociado a elevados niveles de citoquininas en el medio (Whitehouse et al., 2002), reportándose en cultivos de Prunus con altas concentraciones de BA (Vardja y Vardja, 2001; Texeira et al., 2004) y en Nicotiana tabacum en medios con BA o TDZ (Gill y Saxena, 1993). Finalmente, otro aspecto descrito en este estudio fue la desaparición de las anormalidades foliares (filiformes y fuertemente onduladas), luego de la trasferencia de las plantas a tierra. Esta variación morfológica reversible, inducida por la citoquinina TDZ también ha sido señalada por Lu (1993).

Finalmente, la producción de compuestos polifenólicos (CP) en cultivos in vitro de Sorghum es usualmente mencionado por los investigadores. En este experimento, los CP aparecieron después de 3-4 semanas de iniciado el cultivo, evidenciándose su excreción al medio, al tornarse éste de color púrpura, debido a reacciones oxidativas. Todos los tipos de callo, en particular el embriogénico y el caulogénico producen CP, ya que su síntesis parece estar relacionada al tipo y concentración de hormonas. En el sistema de Sorghum, el 2,4-D muestra una gran capacidad de promover la producción de CP. Altas concentraciones de CP son perjudiciales para el desarrollo del callo, por lo cual, para evitar la muerte del mismo se debe sub-cultivar cada 2-3 semanas, y así evitar que las reacciones oxidativas influyan en la pérdida de los cultivos. No obstante, la presencia de CP no afecta la capacidad regenerativa del callo, al menos en su etapa inicial (George y Eapen, 1990; Lusardi y Lupotto, 1990; Hagio, 1994). Al parecer las reacciones oxidativas relacionadas a la producción de los CP, dependen de la presencia, concentración y combinación de las hormonas, y se minimizan en oscuridad, pero esta condición inhibe los procesos regenerativos de plantas o brotes (Taniguchi et al., 2002; Baskaran y Jayabalan, 2005). Adicionalmente, la oxidación

depende de las características fenotípicas del cultivar, tales como el color de la cubierta seminal, donde el color más oscuro está relacionado a fuertes eventos oxidativos (Guo y Liang, 1993). En este sentido, el híbrido Chaguaramas VII con un color más oscuro de la cubierta de la semilla presentó la mayor frecuencia oxidativa (Tabla 2). Finalmente, es importante indicar que la respuesta morfogénica tanto en la fase de inducción como de regeneración dependió del híbrido (Tablas 1 y 2), tal como han señalado números investigadores (Guo y Liang, 1993; Pola et al., 2008; Arulselvi y Krishnaveni, 2009), resaltándose que el híbrido Chaguramas III respondió mejor, en particular en la etapa de regeneración.

CONCLUSIONES

La producción de callo fue inducida en presencia de una auxina, el 2,4-D combinado con otra auxina (ANA) y/o citoquininas (K, BA, TDZ), favoreciendo la formación de diferentes tipos de callo. Los brotes y las raíces se originaron por organogénesis indirecta y el de las plantas por embriogénesis somática indirecta, siendo el origen de los embriones somáticos tanto unicelular como multicelular.

Al elevar la concentración de citoquininas, en particular de BA, se favoreció la organogénesis en detrimento a la embriogénesis somática, apareciendo brotes vitrificados y plantas albinas. El Tidiazuron (TDZ) indujo la organogénesis y la embriogénesis somática, favoreciendo la formación de brotes con malformaciones foliares.

Las respuestas in vitro, así como la oxidación en ambas etapas del cultivo fueron varietales, destacándose el híbrido Chaguaramas III, debido a que presentó la mayor capacidad regenerativa y la menor oxidación.

AGRADECIMIENTOS

A Darío Boscán de FUSAGRI (Cagua, Edo Aragua, Venezuela) por el suministro de las semillas de sorgo de los híbridos empleadas en este trabajo. Asimismo al personal asistente del Laboratorio de Biotecnología Aplicada (LBA) del Departamento de Biología de la Universidad de Carabobo (Naguanagua-Edo. Carabobo) por el apoyo en el estudio morfológico y anatómico en esta investigación.



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Estudio morfológico y citogenético del híbrido experimental Aloe vera (L.) Burm. f. x A. jacksonii Reyn

Morphological and cytogenetic study in experimental hybrid Aloe vera (L.) Burm.f. x A. jacksonii Reyn

José del Valle IMERY BUIZA y Hernán CEQUEA RUÍZ

Laboratorio de Genética Vegetal, Departamento de Biología, Escuela de Ciencias, Núcleo de Sucre, Universidad

de Oriente. AP 245, Cumaná, 6101, Venezuela E-mail: [email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

Se evaluaron rasgos morfológicos y citogenéticos en un híbrido obtenido experimentalmente empleando Aloe vera como progenitor femenino y A. jacksonii como especie donadora de polen, a fin de caracterizar a este nuevo genotipo, determinar sus potencialidades ornamentales y/o agronómicas y aspectos citogenéticos relacionados con su reproducción. Se aplicaron metodologías convencionales de estudios morfométricos en plantas suculentas y protocolos de análisis citogenéticos ya establecidos por los autores. La progenie mostró expresividad intermedia en la mayoría de las características vegetativas, excepto en el color de las flores (híbrido = A. jacksonii), así como para el número de hijuelos, número y área de las manchas foliares, variables en las cuales el híbrido superó la expresión de ambos parentales. En células meristemáticas subapicales se observaron cariotipos bimodales 2n=2x=14=8L+6S=2L(sm)+6L(st)+6S(sm) en A. vera, 2n=4x=28=16L+12S=3L(sm) +13L(st)+3S(m)+9S(sm) en A. jacksonii y 2n=3x=21=12L+9S=3L(sm)+9L(st)+1S(m)+8S(sm) en el híbrido. Se determinaron anormalidades en más del 50% de los meiocitos de la progenie, siendo las aberraciones meióticas más frecuentes univalentes y adherencia cromosómica en profase I, puentes dicéntricos acompañados o no con fragmentos acéntricos en anafase y telofase I y II, así como una, dos o tres microsporas adicionales. Después de la floración, no se observaron frutos ni semillas en los tres genotipos evaluados. Aunque fue evidente la superioridad agronómica del parental A. vera, la exuberancia de los atributos vegetativos del híbrido artificial le confieren un considerable valor ornamental. Palabras clave: Aloe, cromosomas, microsporogénesis, anormalidades.

ABSTRACT

Morphological and cytogenetic features were evaluated in an experimental hybrid obtained using Aloe vera as female parent and A. jacksonii as pollen donator, to characterize this new genotype, in order to determinate its ornamental and/or agronomic potential, and cytogenetic aspects related to reproduction. Conventional methods to the morphometric study of succulent plants and cytogenetic analysis protocols established by the authors were applied. Progeny showed intermediate expression in most vegetative traits, except for flower color (hybrid = A. jacksonii), as well as, number of suckers, number and area of leaf spots, variable in which the hybrid exceeded the expression of both parents. Root tips showed bimodal karyotype 2n=2x=14=8L+6S=2L(sm)+6L(st)+6S(sm) in A. vera, 2n=4x=28=16L+12S=3L(sm)+13L(st)+3S(m)+9S(sm) in A. jacksonii, and 2n=3x=21=12L+9S= 3L(sm)+9L(st)+1S(m)+8S(sm) chromosomes in the hybrid. Abnormalities in more than 50% of the pollen mother cells were identified in the progeny, being more frequent univalents and chromosomic adherence in prophase I, dicentric bridges with or without acentric fragments in anaphase and telophase I-II, and one, two, or three additional microspores. After flowering, no fruit and seeds were observed in all three genotypes. Although it was clear agronomic superiority of A. vera, the exuberance of vegetative attributes in artificial hybrid give considerable ornamental value. Key words: Aloe, chromosomes, microsporogenesis, abnormalities.

INTRODUCCIÓN El género Aloe L. comprende unas 400 especies

nativas de África, Arabia e islas del Océano Índico (Newton, 2004). Son hierbas, arbustos o árboles, generalmente con tejidos suculentos y de importancia económica por sus atractivos rasgos ornamentales y

usos terapéuticos (Rowley, 1997; Smith y Van Wyk, 2008). Entre estas plantas exóticas, A. vera (=A. barbadensis Mill.) es bien conocida a nivel mundial por sus propiedades medicinales, aprovechadas por la industria de cosméticos, fármacos y alimentos (Davis, 1997; Imery, 2011). Otros congéneres como A. jacksonii se valoran principalmente como plantas

Imery Buiza y Cequea Ruíz. Estudio morfológico y citogenético del híbrido experimental Aloe vera x A. jacksonii


decorativas por su adaptabilidad, escaso tamaño, lento crecimiento y la belleza de sus hojas variegadas y flores rojas de aspecto cremoso (Sajeva y Costanzo, 1994; Smith y Steyn, 2004). Ambas especies de Aloe se propagan exclusivamente por vía asexual, son protándricas y autoincompatibles (Imery y Cequea, 2008); no obstante, en ensayos preliminares de cruzamientos recíprocos con múltiples repeticiones (Imery, 2005), se logró una progenie viable, empleando A. jacksonii como especie donadora del polen. La necesidad de conocer mejor a este nuevo genotipo conllevó a la realización del presente trabajo, el cual tuvo como objetivo evaluar rasgos morfológicos y citogenéticos que permitieran caracterizar a este híbrido experimental.

MATERIALES Y MÉTODOS Material vegetal Se emplearon plantas adultas de A. vera y A. jacksonii cultivadas en el banco de germoplasma de especies suculentas del Departamento de Biología de la Universidad de Oriente, bajo condiciones ambientales de un bosque muy seco tropical de la ciudad de Cumaná (Venezuela), ubicado a 10°26'32'' N y 64°09'14'' O. Los ejemplares de A. jacksonii (P2) fueron adquiridos originalmente en viveros locales y los de A. vera (P1) provenían de una población naturalizada en la península de Araya, ubicada a 10°34''15'' N y 64°12'08'' O (Albornoz e Imery, 2003). Ambas especies fueron identificadas considerando las descripciones morfotaxonómicas de Jacobsen (1955), Carter (1994) y Van Wyk y Smith (1996).

La progenie (H) se logró mediante

cruzamientos manuales con polen de A. jacksonii sobre estigmas de flores en antesis de A. vera, según Imery et al. (2008). Las semillas híbridas fueron sembradas en germinadores plásticos con una mezcla 2:1 de arena gruesa/perlita expandida, bajo condiciones de vivero. A los seis meses, se transplantaron los híbridos a bolsas plásticas con una mezcla de arena y vermiculita cocida en proporción 1:1. Evaluación morfológica

Una vez alcanzada la fase adulta de la progenie (plantas en floración, Figura 1), se determinaron los siguientes rasgos morfométricos: número de dientes foliares, tamaño de dientes foliares, número de hojas, longitud de las hojas (LH), ancho de las hojas (AH),

espesor de las hojas (EH), volumen de las hojas (VH = π x LH x AH x EH / 12), ángulo de inserción de las hojas, ángulo entre hojas continuas, número de manchas foliares, área de las manchas foliares, número de hijuelos, número de flores, color de las flores, longitud de la inflorescencia y longitud del segmento floral, según Imery (2007).

Se caracterizaron 10 plantas adultas de cada

genotipo (A. vera, A. jacksonii y progenie). Las variables cuantitativas se procesaron estadísticamente mediante análisis de varianza (ANOVA) y las diferencias entre promedios se sometieron a la prueba de rangos múltiples de Duncan. Todos los análisis estadísticos se realizaron con una probabilidad de 0,05 (Sokal y Rohlf, 1979). Evaluación citogenética

Los cromosomas mitóticos se estudiaron a partir de láminas temporales preparadas con meristemas de raíces jóvenes colectadas entre las 7:30-8:00 a.m., pretratadas con colchicina (0,05% m/v) por 2 h, fijadas en solución de Carnoy I (3:1 etanol: ácido acético glacial) durante 3 h, hidratadas en agua destilada por 10 min, hidrolizadas con HCl (1N) durante 15 min y 24ºC, rehidratadas por 10 min, coloreadas con orceína acética (1,5% m/v) por 4 min y aplastadas suavemente (Imery y Caldera, 2002). Los cromosomas fueron tipificados por tamaño en grandes (L) y pequeños (S) según Brandham (1971) y por la forma de acuerdo al sistema de clasificación de Levan et al. (1964). La microsporogénesis se evaluó en botones florales entre 3,8-4,1 mm de longitud, fijados en Carnoy I y coloreando el contenido de una antera con orceína (Imery y Cequea, 2002). Al menos cinco botones florales en meiosis fueron analizados en cada genotipo. Todas las láminas fueron sistemáticamente evaluadas empleando un microscopio Nikon LABPHOT-2. Se tomaron fotomicrografías a 400 X con cámara digital DSC-W110 y las imágenes se analizaron en computadora con el programa SigmaScan Pro 5.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Todas las variables morfológicas resultaron con

diferencias significativas (p≤0,05) entre los genotipos evaluados (P1: A. vera, P2: A. jacksonii y H: híbrido). La progenie se expresó de forma intermedia entre P1 y P2 en la mayoría de las características, excepto en el color de la flor (H = P2), así como para el número de hijuelos, número y área de manchas foliares, en donde el híbrido superó la expresión de ambos parentales



(Cuadro 1, Figura 1). Algunos rasgos de valor ornamental y/o agronómico, entre los que se destacan las dimensiones foliares (largo, ancho, espesor y volumen de las hojas), número de flores, longitud de la inflorescencia y del segmento con flores, mejoraron significativamente en la progenie como consecuencia de la contribución del genoma materno (A. vera). En estos casos, la magnitud de las mejoras estuvieron entre 1,37 a 5,42 veces por encima de la expresión del progenitor A. jacksonii (parental de menor tamaño).

Las células meristemáticas subapicales

presentaron cariotipos bimodales y clasificación cromosómica (levan et al., 1964) descritos por las fórmulas 2n=2x=14=8L+6S=2L(sm)+6L(st)+6S(sm) en P1 con ocho cromosomas grandes (L) de 12,1-14,4 µm y seis cromosomas pequeños (S) de 4,3-5,2 µm, 2n=4x=28=16L+12S=3L(sm)+13L(st)+3S(m)+9S(sm) en P2 con 16 cromosomas L de 12,6-15,2 µm y 12 cromosomas S de 4,6-5,9 µm, y 2n=3x=21=12L+9S=3L(sm)+9L(st)+1S(m)+8S(sm) en el híbrido con 12 cromosomas L de 12,3-15,4 µm y nueve cromosomas S de 4,5-6,1 µm (Figura 2). Durante la microsporogénesis se observaron anormalidades cromosómicas en más del 50% de los meiocitos. Las aberraciones meióticas más frecuentes fueron univalentes y adherencia cromosómica en profase I, puentes dicéntricos acompañados o no con fragmentos acéntricos en anafase I y II, ocasionalmente persistentes en profase II, puentes,

fragmentos y micronúcleos en telofase I y II, una, dos o tres microsporas adicionales de tamaño variable (microcitos) al final de la microsporogénesis (Figura 3). Al igual que sus parentales, el híbrido no presentó frutos ni semillas luego de varios periodos de floración, atribuible a la segregación desigual de los homólogos en anafase I, la disminución de la fertilidad debido a las anormalidades genéticas observadas en meiosis y a las barreras reproductivas preexistentes en ambos progenitores (Imery y Cequea, 2002, 2008; González, 2008).

La variación del número de juegos

cromosómicos mediante la inducción de autopoliploidía, así como el cruzamiento entre especies con diferentes niveles de ploidía o la duplicación de genomas luego de la hibridación interespecífica para la obtención de anfidiploides, conllevan generalmente a la producción de tejidos más robustos y pigmentaciones más intensas (Molina y García, 1999). No obstante, en este trabajo el nivel de ploidía de los parentales no se correlaciona con la acumulación de biomasa vegetativa, debido a que el parental diploide (A. vera) presenta un volumen foliar muy superior al tetraploide (A. jacksonii), por lo que la exuberancia en la expresión de los rasgos vegetativo observada en la progenie triploide se le atribuye principalmente a la aditividad de genes particulares que controlan la expresión de estos atributos vegetativos, heredados de A. vera.

Cuadro 1. Atributos morfológicos evaluados en plantas adultas de la progenie y sus parentales Aloe vera y A. jacksonii, bajo

condiciones de vivero en Cumaná, Venezuela.

Rasgo\Genotipo P1 (A. vera) P2 (A. jacksonii) H (Híbrido) P1/P2 H/P1 H/P2 Número dientes foliares 35,3 ± 1,9 a 31,5 ± 3,2 b 30,7 ± 2,4 b 1,12 0,87 0,97 Tamaño dientes foliares (mm) 2,3 ± 0,3 a 1,0 ± 0,1 c 1,9 ± 0,2 b 2,30 0,83 1,90 Número de hojas 27,8 ± 2,1 a 7,6 ± 0,7 c 14,6 ± 1,1 b 3,66 0,53 1,92 Longitud hojas (cm) 57,5 ± 1,1 a 15,2 ± 1,2 c 26,4 ± 1,0 b 3,78 0,46 1,74 Ancho hojas (cm) 9,1 ± 0,6 a 1,2 ± 0,1 c 2,5 ± 0,1 b 7,58 0,27 2,08 Espesor hojas (cm) 2,8 ± 0,1 a 0,9 ± 0,1 c 1,4 ± 0,1 b 3,11 0,50 1,56 Volumen hojas (cm3) 377,7 ± 36,5 a 4,3 ± 0,6 c 23,3 ± 2,1 b 87,84 0,06 5,42 Ángulo inserción hojas (°) 30,6 ± 4,1 c 85,8 ± 3,9 a 65,3 ± 2,8 b 0,36 2,13 0,76 Ángulo hojas continuas (°) 81,8 ± 5,4 c 118,5 ± 12,9 a 95,8 ± 6,4 b 0,69 1,17 0,81 Número manchas foliares 0,0 ± 0,0 c 24,5 ± 2,9 b 98,6 ± 7,7 a 0,00 ∞ 4,02 Área manchas foliares (mm2) 0,0 ± 0,0 c 0.9 ± 0,2 b 2,8 ± 0,4 a 0,00 ∞ 3,11 Número de hijuelos 18,8 ± 3,4 b 5,4 ± 2,2 c 21,3 ± 4,8 a 3,48 1,13 3,94 Color flores Amarillo Rojo Rojo - - - Número flores 206,5 ± 20,6 a 42,3 ± 6,0 c 104,1 ± 11,3 b 4,88 0,50 2,46 Longitud inflorescencia (cm) 102,8 ± 11,2 a 41,6 ± 5,2 c 65,2 ± 6,8 b 2,47 0,63 1,57 Longitud segmento floral (cm) 39,6 ± 4,5 a 14,4 ± 2,1 c 19,7 ± 3,5 b 2,75 0,50 1,37 Los valores indican promedio ± desviación estándar con n = 10 individuos provenientes de clones separados. Letras distintas indican promedios estadísticamente diferentes entre genotipos. Prueba de rangos múltiples de Duncan (α=0,05).



Varios estudios reproductivos han referido que las plantas promueven su propagación vegetativa en respuesta a adversidades ambientales, como mecanismo fisiológico que les permite reducir el

gasto energético requerido para la gametogénesis (Clarke, 1995). Otras especies vegetales se ven obligadas a propagarse asexualmente debido a la existencia de alteraciones cromosómicas (deleciones,

Figura 1. Rasgos vegetativos del híbrido y sus parentales Aloe jacksonii y A. vera. a) A. jacksonii, b) A. vera, c) híbrido (barra = 10 cm). Detalles de superficie adaxial (d) y corte trasversal (e) en hojas de A. vera (superior), híbrido (medio) y A. jacksonii (inferior). Híbrido en floración (f) y detalles florales (g).



inversiones y translocaciones), transmitidas desde sus progenitores, ya sea porque estaban presentes en sus genomas o porque se originaron durante la formación de sus células sexuales (Darlington, 1963; Swamy y Krishnamurthy, 1980; Imery, 2012). Por otra parte, cuando el número de cromosomas en los progenitores es diferente, el cariotipo de la progenie puede resultar con un número impar de cromosomas, lo cual también afecta negativamente su fertilidad (Briggs y Knowles, 1977; Lacadena, 1996; Poehlman y Allen, 2005). En este sentido, la ausencia de frutos y semillas en la progenie evaluada en este trabajo, puede ser el resultado de la combinación de este tipo de situaciones genéticas, que explican la observación de univalentes, puentes, fragmentos, micronúcleos y microcitos durante la evaluación de su microsporogénesis y que posiblemente promueven la formación de una gran cantidad de hijuelos. Siendo este híbrido triploide (2n=3x=21) el resultado de la fusión de gametos n=x=7 (aportado por P1) y n=2x=14 (aportado por P2), se espera entonces que en las anteras de plantas híbridas se observen trivalentes o univalente/bivalentes como consecuencia del apareamiento entre homólogos; no obstante, de cualquier modo, se reducirá la fertilidad debido a la desigualdad en el desplazamiento de homólogos impares hacia ambos polos meióticos (Sharma y Sharma, 1999; Singh, 2003).

Los puentes, fragmentos, micronúcleos y

microsporas adicionales son frecuentes en especies de Aloe con inversiones paracéntricas heterocigóticas, fusiones entre cromátidas hermanas y errores de apareamiento entre homólogos (Riley y Majumdar, 1979), alteraciones cromosómicas que permanecen en una fracción de los descendientes sexuales, pero que pueden estar presentes en clones que se conformaron por propagación vegetativa a partir de individuos portadores (caso de las poblaciones de A. vera del oriente de Venezuela) (Imery, 2011).

Los fragmentos cromosómicos presentes

individualmente o vinculados a puentes dicéntricos durante anafase/telofase podrían ser los responsables de la formación de micronúcleos adicionales que incrementan definitivamente el número de microsporas al final de la meiosis y que ocasionan deficiencias génicas. Estos eventos meióticos reducen la fertilidad del polen y disminuyen las posibilidades de reproducción sexual, aunado a otras barreras reproductivas como la protandría y autoincompatibilidad, ya reportadas en especies de Aloe y algunos híbridos (Imery y Cequea, 2008; Smith y Van Wyk, 2008; Imery, 2011).

Figura 2. Cromosomas mitóticos en células meristemáticas subapicales de Aloe vera (a), A. jacksonii (b) y progenie experimental (c). Cariotipos bimodales con cromosomas grandes (L) y pequeños (S). Barra = 10 µm.



La caracterización morfométrica de la progenie revela un considerable valor ornamental en este nuevo genotipo y la posibilidad de incorporarlo como un modelo para el estudio de anormalidades

cromosómicas en meiosis, herencia de rasgos de valor ornamental y/o de importancia agronómica o para futuros cruzamientos en la búsqueda de nuevos genotipos e investigaciones complementarias.

Figura 3. Anormalidades meióticas más frecuentes en el híbrido Aloe vera x A. jacksonii. a) Univalentes en metafase I; b,c,d) puentes y fragmentos en anafase I; e) fragmento en telofase I; ,f,g) puentes y fragmentos en telofase I; h) fragmento en profase II; i) puentes y fragmentos en telofase II; j) fragmento en telofase II; k,l) microsporas adicionales (microcitos) al final de microsporogénesis.



CONCLUSIÓN La mayoría de los atributos vegetativos de

importancia agronómica se manifestaron de forma intermedia en el híbrido experimental A. vera x A. jacksonii; no obstante, la configuración de las hojas y flores en esta progenie le confieren elevado valor ornamental. Se confirmó el cariotipo esperado en el híbrido triploide (2n=3x=21=12L+9S) y en los parentales A. vera (2n=2x=14=8L+6S) y A. jacksonii (2n=4x=28=16L+12S). Aunque el desbalance en el número de cromosomas somáticos y la elevada frecuencia de anormalidades meióticas presentes en la progenie limitan sus oportunidades de reproducción sexual, es evidente que la gran cantidad de hijuelos promueve la propagación de este nuevo genotipo.

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Composición florística, estructura y diversidad del bosque ribereño del Río Kakada, Cuenca del Río Caura, estado Bolívar, Venezuela

Floristic composition, structure and diversity of Kakada river’s riparian forest, Caura river basin, Bolívar state,

Venezuela

Wilmer Antonio DÍAZ PÉREZ1 , Félix DAZA2 y William SARMIENTO 2

1Centro de Investigaciones Ecológicas de Guayana, Universidad Nacional Experimental de Guayana (UNEG), Edificio UNEG Chilemex, Urbanización Chilemex, calle Chile, Puerto Ordaz, estado Bolívar, Venezuela y

2Wildlife Conservation Society (WCS), Estación de Investigaciones Hidrobiológicas de Guayana, Campus La Salle, Piso 1, El Roble, San Félix, estado Bolívar, Venezuela E-mails: [email protected] y

[email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

Se estudiaron los bosques ribereños del río Kakada en su desembocadura en el río Erebato, estado Bolívar, Venezuela, para conocer su composición florística y estructura. Se establecieron seis parcelas de 0,1 ha y se midieron e identificaron todos los individuos con DAP > 10 cm. Los resultados mostraron, para un área acumulativa de 0,6 ha, 36 familias y 61 especies. Las parcelas muestreadas se agruparon en tres tipos de bosque con altura media (16-24 m). La densidad promedio alcanzó a 738 individuos/ha. y área basal promedio de 29,4 m2/ha. De acuerdo a los valores del Índice de Valor Familiar (IVF) las familias más importantes son Fabaceae seguida de Caesalpiniaceae, Chrysobalanaceae, Euphorbiaceae, Sapotaceae, Melastomataceae, Myristicaceae, Clusiaceae, Arecaceae y Mimosaceae. Las especies con mayor importancia en bosques en cubetas o depresiones son Macrolobium acaciifolium y Licania pallida; en bosques en bancos y diques se tienen a Eperua jenmanii y Licania pallida y en bosques en terrazas y diques a Henriettea succosa y Cupania cinerea. Se realizó un inventario general donde se reconocieron 48 familias y 97 géneros entre helechos y árboles, arbustos, lianas, epifitas y hierbas de angiospermas representadas por 110 especies. Se presenta una lista de las especies registradas. Palabras clave: Alto Caura, bosques inundables, composición florística, diversidad, río Erebato

ABSTRACT In order to know their floristic composition and structure, the Kakada river riparian´s forests in the mouth with the Erebato river, Venezuela, were analyzed. Six 0.1 ha plots were set and all the individuals with DAP > 10 cm were measured and identified. The results indicated, for a cumulative area of 0.6 ha, 36 families and 61 species. The plots were grouped in three types of forests of medium height (16-24 m). The average density was 738 individuals/ha and the basal area was of 29.4 m2/ha. According with the Family Importance Value (FIV) the highest important families are Fabaceae followed by Caesalpiniaceae, Chrysobalanaceae, Euphorbiaceae, Sapotaceae, Melastomataceae, Myristicaceae, Clusiaceae, Arecaceae and Mimosaceae. The IVI´s most important species in seasonally flooded forests in backswamps or depressions are Macrolobium acaciifolium and Licania pallida; in seasonally flooded forests in banks and levees they are Eperua jenmanii and Licania pallida and in infrequently flooded forests in terraces and levees Henriettea succosa andCupania cinerea. A general floristic inventory was done and 48 families and 97 genera among ferns, trees, shrubs, vines, epiphytes and herbs represented for 110 species were recognized. A list of the collected species is presented. Key words: Caura basin, flooded forests, floristic composition, diversity, Erebato river

INTRODUCCIÓN

El término comunidad ribereña se refiere a aquellos ecosistemas en las orillas de quebradas o caños, ríos, lagunas, lagos y otros humedales (Naiman et al. 2005). Según Rosales et al. (1993) las

comunidades de bosques ribereños comúnmente son presentadas y percibidas como galerías distintivas dentro de una matriz boscosa (bosque ribereño propiamente dicho) o dentro de una matriz no boscosa (bosque ribereño de galería). Las áreas ribereñas están influenciadas por inundaciones anuales y por una

Díaz et al. Composición florística, estructura y diversidad del bosque ribereño del Río Kakada, Venezuela


mesa de agua alta. Presentan suelos más húmedos y ecosistemas que son estructuralmente más complejos y más productivos en biomasa animal y vegetal que las áreas adyacentes de tierra firme. Así mismo son zonas extremadamente importantes ya que proveen el hábitat a una gran diversidad de animales y sirven como ruta de migración y zonas de conexión para una gran variedad de animales (Rosales 2000)

En Brasil, las áreas ribereñas del Río Amazonas y sus tributarios que se inundan estacionalmente son conocidas localmente como Várzeas e Igapós, mientras que en Venezuela, áreas equivalentes en el río Orinoco son conocidas como rebalses por los pobladores locales (Colonnello et al. 1986). Esta clasificación se relaciona con las diferencias entre aguas blancas, claras y negras descritas por Sioli (1984) para la cuenca del Río Amazonas. Es así que los bosques inundables estacionalmente han sido clasificados por Prance (1979) en dos tipos principales: Bosques inundables de Várzea (relacionados con ríos de aguas blancas) y Bosques inundables de Igapó (asociados a ríos con aguas claras o negras).

Rosales (2000) señala que los bosques inundables de la cuenca del río Amazonas, han sido descritos con gran detalle, mientras que sus similares de la cuenca del Orinoco están pobremente documentados. Así, entre los estudios florísticos y estructurales que se han realizado en los bosques inundables de la cuenca del Orinoco, se encuentran los siguientes: en el río Mapire (Rosales 1990); Colonnello (1990a, b; 1991) estudió los bosques de la Laguna de Mamo; Camaripano (2003) en el Rio Sipapo; Díaz et al. (2010) estudiaron los bosques ribereños en el río San José, Serranía de Imataca; Díaz-P. (2009) y Díaz-P. y Rosales (2006; 2008) estudiaron la vegetación de las riberas del bajo río Orinoco. En cuanto a los bosques de aguas negras de la Guayana Venezolana, se han realizado estudios en el río Caura (Briceño 1995; Huber 1996; Rosales 1996; Dezzeo y Briceño 1997; Knab-Vispo et al. 1997; 2003; Briceño et al. 1997; Rosales et al. 1997; 2000; 2001; 2003a,b,c, Díaz-P. y Daza 2005), en el río Paragua (Fernández et al. 2008) y en el río Cushime (Díaz-P. et al. 2010)

Esta investigación se enmarcó dentro de un estudio de la flora y comunidades vegetales asociadas a la planicie de inundación del río Erebato y sus afluentes, efectuado para Wildlife Conservation Society (WCS). De esta manera, el presente trabajo

pretende aportar información para el mejor conocimiento de los ecosistemas considerados como bosques ribereños y el objetivo es el de describir la composición florística y la diversidad de las comunidades vegetales presentes, a partir de la importancia relativa de las especies que la componen. En este sentido, el mismo es necesario para ofrecer bases sólidas a la formulación de estrategias de conservación y/ o manejo de los mismos.


El estudio se realizó, en mayo de 2008, en la cuenca alta del río Caura, a lo largo del río Kakada, desde su desembocadura en el río Erebato hasta unos 10 km aguas arriba del mismo, en el Municipio Cedeño, Estado Bolívar, en las coordenadas 5º31’27” N y 64º36’21” O, aproximadamente, a unos 280 m.snm. El bioclima dominante es el ombrófilo macrotérmico con una precipitación anual por encima de 2.000 mm y temperaturas medias mayores de 24°C (Huber 1995). Inventario florístico

La composición florística se obtuvo por medio de la colección de muestras botánicas de referencia, con al menos tres duplicados. Para la colección y posterior manejo de las muestras botánicas se usaron las técnicas comunes de herborización según Stergios y Ortega (1984), siendo el Centro de Investigaciones Ecológicas de Guayana (CIEG) el centro de distribución de los duplicados, de los cuales uno se deposita en el Herbario Nacional de Venezuela (VEN) y otro en el herbario de UNELLEZ (PORT). Igualmente se realizó un inventario dendrológico al final del muestreo florístico, el cual consistió en 6 parcelas de 0.1 ha de bosques estacionalmente inundables identificando, cuando posible, todos los individuos leñosos con diámetros a la altura del pecho (DAP) mayores de 10 cm. Las especies que no pudieron colectarse se determinaron en campo como morfoespecies. La nomenclatura taxonómica seguida es la usada en la Flora de la Guayana Venezolana (Steyermark et al. 1995a,b, 1997, 1998, 1999, 2001a,b, 2004, 2005). Levantamiento de la vegetación

Se realizaron 6 parcelas que incluyeron unidades geomorfológicas de diques y cubetas de desborde (Rosales 2000) y se levantó la información fitosociológica. En cada sitio de muestreo se



estableció 1 parcela rectangular en sentido longitudinal al río de 50 m x 20 m y con un área de1000 m2. Cada parcela se subdividió en 10 subunidades de muestreo de 10 x 10 m. Todos los árboles y las lianas, con un diámetro a la altura del pecho (DAP) ≥ a 10 cm, fueron censados e identificados por su nombre común con la ayuda de baquianos Yekuanas y se colectaron aquellas especies desconocidas, así estuvieran estériles. Para cada árbol se estimó su altura y la del dosel se estimó luego de recorrer el área de la parcela, así como la de los árboles emergentes, pisos inferiores y sotobosque. Análisis de los datos

Se realizó una lista de los árboles y lianas inventariados con su densidad y área basal promedio. Estas 6 parcelas fueron analizadas con el Software PC-ORD (McCunne and Mefford 1999). Se utilizó el análisis Twinspan para obtener los grupos florísticos, así como el índice de diversidad de Shanon-Wiener y el índice de equidad asociado. Los datos de la estructura de los bosques fueron procesados con el software EXCEL. Se calculó la abundancia, área basal, frecuencia, distribución diamétrica, índice de valor de importancia (IVI) de acuerdo a Curtis y McIntosh (1951), así como el Índice de Valor Familiar (IVF) según Mori et al. (1983). IVI = densidad relativa + dominancia relativa +

frecuencia relativa Donde:

niDensidad relativa de la especie i = x 100N

aiDominancia relativa de la especie i = x 100

ai∑

fi2sFrecuencia relativa de la especie i = x 100

fi2s

∑

Donde: N = número de individuos totales S = número de especies totales ni = sumatoria del número de individuos por especie

ai = sumatoria del área de cobertura o biomasa de todos los individuos de la especie

fi = número de veces que aparece la especie i

IVFi = (%DvRFi + %DRFi + %DoRFi)∑ Donde:

N° de especies de la familia iDvRFi = * 100N° de especies totales

N° de individuos de la familia iDRFi = * 100

N° de individuos totales

Área basal de la familia iDoRFi = * 100

Área basal total

RESULTADOS

La composición florística general de la vegetación inundable estudiada se presenta en el Cuadro 1. Se reconocieron 48 familias y 97 géneros entre helechos y árboles, arbustos, lianas, epifitas y hierbas de angiospermas representadas por 110 especies. Las familias con mayor número de especies fueron Fabaceae (9 spp.), Caesalpiniaceae (8 spp.), Arecaceae (7 spp.), Euphorbiaceae y Mimosaceae (6 spp. cada una) y Burseraceae y Rubiaceae con 5 spp. cada una y Lauraceae con 3 spp. Con respecto al inventario dendrológico, se identificaron 443 individuos pertenecientes a 36 familias y 61 especies en un área total de 0,6 ha.

Según los resultados del análisis Twinspan los bosques se separan en tres grupos de especies indicadoras, que parecen estar mayormente asociadas a la profundidad y duración de la inundación. Los grupos mayores para el análisis fitosociológico fueron: A) Bosques inundables de altura media a baja en cubetas o depresiones, en sitios donde la inundación es más duradera y la lámina de inundación alcanza mayor altura; B) Bosques inundables de altura media en bancos y diques, representado por especies que parecen preferir sitios donde el período de inundación y la lámina de inundación son menores, y C) Bosques esporádicamente inundables de altura media en terrazas y diques que no se inundan todos los años y la lámina de inundación es muy baja.



Cuadro 1. Lista de plantas observadas en el bosque ribereño del Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela. Especie Nombre común Hábito de vida ANACARDIACEAE Anacardium giganteum Hance ex Engl. Odoi Árbol Tapirira guianensis Aubl. Wado Árbol ANNONACEAE Anaxagorea dolichocarpa Sprague & Sandwith Arbusto Bocageopsis multiflora (Mart.) R.E. Fr. Edicha Árbol Duguetia lucida Urb. Adadamö Árbol Xylopia calophylla R.E. Fr. Memidi Árbol APOCYNACEAE Aspidosperma sp. Mawaku Árbol Rhigospira quadrangularis (Müll. Arg.) Miers Wadanidishada Árbol ARACEAE Heteropsis sp. Miñato Epifita ARECACEAE Bactris sp. Palma Euterpe precatoria Mart. Waju Árbol Geonoma sp. Palma Iriartella setigera (Mart.) H. Wendl. Cerbatana Palma Oenocarpus bacaba Mart. Seje pequeño Árbol Oenocarpus bataua Mart. Seje Árbol Socratea exorrhiza (Mart.) H. Wendl. Kujaka Árbol BIGNONIACEAE Jacaranda copaia (Aubl.) D. Don. Faja Árbol Tabebuia sp. Ajaamata Árbol BOMBACACEAE Catostemma commune Sandwith Kumayu Árbol BORAGINACEAE Cordia bicolor A.DC. Asede Árbol BURSERACEAE Dacryodes sp. Wüda Árbol Protium heptaphyllum (Aubl.) Marchand Damenu Árbol Protium sp. Kamawama Árbol Protium unifoliolatum Spruce ex Engl. Ayawakumu Árbol CAESALPINIACEAE Bauhinia sp. Liana Brownea sp. Tujadu enano Árbol Crudia glaberrima (Steud.) J.F. Macbr. Dede de rebalse Árbol Dialium guianense (Aubl.) Sandwith Dede Árbol Eperua jenmanii Oliv. Tujadu Árbol Macrolobium angustifolium (Benth.) R.S. Cowan Mowa Árbol Tachigali guianensis (Benth.) Zarucchi & Herend. Jeneji Árbol Macrolobium multijugum (DC.) Benth. Jaduwe Árbol CECROPIACEAE Pourouma mollis Trécul Moyoi Árbol CELASTRACEAE Goupia glabra Aubl. Jasadi Árbol CHRYSOBALANACEAE Hirtella racemosa Lam. Odooma üjotü Árbol Licania pallida Spruce ex Sagot Dakönachu Árbol CLUSIACEAE



Calophyllum brasiliense Cambess. Uduwadi Árbol Caraipa densiflora Mart. Dakudu Árbol Clusia sp. Jadajada Árbol Vismia cayennensis (Jacq.) Pers. Árbol CYPERACEAE Calyptrocarya sp. Hierba Diplasia karatiifolia Rich. Hierba ELAEOCARPACEAE Sloanea cf. laxiflora Spruce ex Benth. Jadadiji jö Árbol EUPHORBIACEAE Aparisthmium cordatum (A. Juss.) Baill. Momi Árbol Chaetocarpus cf. schomburgkianus (Kuntze) Pax & K. Hoffm. Árbol Conceveiva guianensis Aubl. Wödööwödö Árbol Hyeronima oblonga (Tull.) Müll. Arg. Sedewoi Árbol Mabea piriri Aubl. Árbol Micrandra minor Benth. Kunudi Árbol FABACEAE Alexa confusa Pittier Tunene Árbol Clathrotropis brachypetala (Tul.) Kleinhoonte Kajadi Árbol Diplotropis purpurea (Rich.) Amshoff Amönña Árbol Lonchocarpus sp. Barbasco Liana Ormosia lignivalvis Rudd Wanakoko Árbol Swartzia leptopetala Benth. Yawademo Árbol Swartzia panacoco (Aubl.) R.S. Cowan Majakade Árbol FLACOURTIACEAE Casearia javitensis Kunth Kawadi jodedü Árbol HELICONIACEAE Heliconia hirsuta L.f. Platanillo Hierba HYMENOPHYLLACEAE Hymenophyllum sp. Helecho LAURACEAE Aniba sp. Dimukuimö Árbol Licaria chrysophylla (Meisn.) Kosterm. Wanadi Árbol Ocotea cf. puberula (Rich.) Nees Wasidi Árbol Rhodostemonodaphne grandis (Mez) Rohwer Tawajano Árbol LECYTHIDACEAE Eschweilera subglandulosa (Steud. ex O. Berg) Miers Tawaadi Árbol Gustavia augusta L. Kudumadashi Árbol Lecythis sp. Nosamo Árbol LOGANIACEAE Strychnos sp. Liana MARANTACEAE Calathea sp. Hierba Ischnosiphon arouma (Aubl.) Körn Tirita Hierba MELASTOMATACEAE Henriettea succosa (Aubl.) DC. Sesei Árbol Miconia sp. Jadasa Árbol Miconia sp. Arbusto Mouriri sp. Tadiji Árbol MELIACEAE Trichilia inaequilatera T.D. Penn. Dajaka Árbol Trichilia mazanensis J.F. Macbr. Sijönömö Árbol Trichilia sp. Dajaka Árbol



MENISPERMACEAE Abuta sp. Liana MIMOSACEAE Enterolobium schomburgkii (Bent.) Benth. Adawajanu Árbol Inga laurina (Sw.) Willd. Adukuni Árbol Inga sp. Árbol Parkia pendula (Willd.) Benth. ex Walp. Dudu Árbol Zygia inaequalis (Humb. & Bonpl. ex Willd.) Pittier Aimada akudajai Árbol Zygia sp. Kudishiko Árbol MORACEAE Ficus guianensis Desv. ex Ham. Duköju Árbol MYRISTICACEAE Iryanthera laevis Markgr. Saakumö Árbol Virola surinamensis (Rol. ex Rottb.) Warb. Jadasa Árbol Iryanthera hostmannii (Benth.) Warb. Wüwü ejudu Árbol MYRTACEAE Calyptranthes multiflora O. Berg. Sichamo Árbol Eugenia florida DC. Jadi Árbol NYCTAGINACEAE Neea sp. Medewaadi Árbol PIPERACEAE Peperomia sp. Epifita POACEAE Olyra latifolia L. Kudukadu jodedi Hierba POLYGONACEAE Ruprechtia sp. Odoma ejotu Árbol POLYPODIACEAE Microgramma sp. Helecho PROTEACEAE Panopsis rubescens (Pohl.) Pittier Kanna Árbol PTERIDACEAE Adiantum cajennense Willd. ex Klotzsch Sicha Helecho RHIZOPHORACEAE Cassipourea guianensis Aubl. Sajoko jodedü Árbol RUBIACEAE Amaioua corymbosa Kunth Matotomo Árbol Faramea multiflora A. Rich. ex DC. Kadayejö Árbol Ixora acuminatissima Müll. Arg. Arbusto Palicourea fastigiata Kunth Wanawanadi Sufrútice Psychotria sp. Sufrútice SAPINDACEAE Cupania cinerea Poepp. Tonodo Árbol SAPOTACEAE Ecclinusa guianensis Eyma Kaduwai Árbol Micropholis guyanensis (A. DC.) Pierre Wakadu Árbol Pouteria cf. guianensis Aubl. Jeso woküdü Árbol STRELITZIACEAE Phenakospermum guyannense ( Rich.) Endl. Dawiyu Hierba TILIACEAE Apeiba aspera Aubl. Wana Árbol VIOLACEAE Leonia sp. Anakasha Árbol Rinorea flavescens (Aubl.) Kuntze Jedejede Árbol



Descripción de los tipos de bosques

Composición florística

En los Bosques inundables de altura media asociados a cubetas o depresiones se inventariaron 0,3 ha que resultaron en una densidad de 193 individuos pertenecientes a 23 familias y 38 especies. En el Cuadro 2 se muestra el Índice de Valor Familiar (IVF) para las 10 familias principales, siendo las más importantes por su área basal y densidad, Caesalpiniaceae, seguida de Chrysobalanaceae, Myristicaceae, Fabaceae, Sapotaceae, Euphorbiaceae, Violaceae, Clusiaceae Lecythidaceae y Arecaceae. Sí

se agrupan las Fabaceae, Caesalpiniaceae y Mimosaceae como una sola familia (Leguminosae), se tiene que ésta es la más importante. La suma del valor de importancia para las 10 primeras familias es 237,25.

Con relación a las especies, el Cuadro 3 ilustra los valores del Índice de Valor de Importancia (IVI) para las 20 primeras, así como su área basal (dominancia), número de árboles (densidad) y frecuencia. Las diez especies más importantes son Macrolobium angustifolium, Licania pallida, Pouteria cf. plicata, Hirtella racemosa, Micrandra minor, Iryanthera laevis, Alexa confusa, Eschweilera

Cuadro 2. Familias más importantes según los valores del Índice de Valor Familiar (IVF) para los bosques inundables asociados a cubetas en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela. Superficie: 0,3 ha (Grupo A).

Familia N° de especies Área basal (m2) Nº de individuos IVF IVF% Caesalpiniaceae 4 3,109 32 63,50 21,17 Chrysobalanaceae 2 1,033 30 32,90 10,97 Myristicaceae 4 0,959 19 31,60 10,53 Fabaceae 4 0,674 16 26,70 8,90 Sapotaceae 2 0,712 18 22,93 7,64 Euphorbiaceae 2 0,473 12 17,01 5,67 Violaceae 2 0,119 12 12,88 4,29 Clusiaceae 2 0,209 8 11,86 3,95 Lecythidaceae 1 0,398 6 10,40 3,47 Arecaceae 1 0,103 7 7,47 2,49 Total 38 8,543 193 300,00 100,00 Cuadro 3. Las 20 especies más importantes según los valores del Índice de Valor de Importancia (IVI) para los bosques

inundables asociados a cubetas en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela. Superficie: 0,3 ha (Grupo A). Especies Área basal (m2) Nº de individuos Frecuencia IVI IVI% Macrolobium angustifolium 2,565 26 14 52,53 17,51 Licania pallida 0,641 17 13 24,70 8,23 Pouteria sp. 0,543 15 10 20,58 6,86 Hirtella racemosa 0,393 13 11 18,43 6,14 Micrandra minor 0,442 10 8 15,52 5,17 Iryanthera laevis 0,518 8 8 15,37 5,12 Alexa confusa 0,450 9 6 13,80 4,60 Eschweilera subglandulosa 0,398 6 6 11,64 3,88 Dialium guianense 0,526 4 4 10,81 3,60 Virola surinamensis 0,364 6 5 10,60 3,53 Rinorea flavescens 0,080 8 7 9,60 3,20 Euterpe precatoria 0,103 7 6 8,71 2,90 Clusia sp. 0,133 6 4 7,25 2,42 Cassipourea guianensis 0,118 4 4 6,03 2,01 Cordia bicolor 0,061 5 4 5,89 1,96 Panopsis rubescens 0,134 4 3 5,57 1,86 Catostemma comune 0,171 3 3 5,49 1,83 Ecclinusia guianensis 0,169 3 3 5,47 1,82 Iryanthera hostmannii 0,063 4 4 5,39 1,80 Total 8,543 193 155 300,00 100,00



subglandulosa, Dialium guianense y Virola surinamensis. La especie con el mayor valor de IVI (52,53) es Macrolobium angustifolium y la suma del valor de importancia para las diez primeras especies es de 193,7.

En los Bosques inundables de altura media

asociados con diques bajos se encontraron 137 árboles, representados por 25 familias y 51 especies en las 0,2 ha estudiadas. El Índice de Valor Familiar (IVF)) para las 10 primeras familias registradas señala que la más importante por su riqueza, área basal y densidad, es Fabaceae y le siguen Chrysobalanaceae,

Burseraceae, Arecaceae, Euphorbiaceae, Mimosaceae, Clusiaceae, Bombacaceae, Lecythidaceae y Myristicacea. De las 25 registradas, las 10 primeras familias engloban un valor de importancia de 212,47. (Cuadro 4).

El cuadro 5 muestra el Índice de Valor de Importancia para las especies, así como su área basal (dominancia), número de árboles (densidad) y frecuencia, donde Eperua jenmanii (44,61) es la especie más importante. Las otras especies que le siguen en importancia son Licania pallida, Micrandra minor, Catostemma comune, Cassipourea guianensis,

Cuadro 5. Índice de Valor de Importancia (IVI) para las 20 primeras especies en los bosques inundables asociados con diques bajos en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela. Superficie: 0,2 ha (Grupo B).

Especie Área basal (m2) Nº de individuos Frecuencia IVI IVI% Eperua jenmanii 0,745 22 14 44,61 14,87 Licania pallida 0,321 9 9 21,30 7,10 Micrandra minor 0,327 9 8 20,62 6,87 Catostemma comune 0,269 5 5 13,92 4,64 Cassipourea guianensis 0,144 6 6 12,60 4,20 Swartzia panacoco 0,168 5 5 11,61 3,87 Dacryodes sp. 0,100 5 5 10,03 3,34 Tachigali guianensis 0,190 4 3 9,74 3,25 Iryanthera hostmannii 0,151 4 4 9,67 3,22 Alexa confusa 0,185 4 3 9,61 3,20 Parkia sp. 0,248 2 2 8,79 2,93 Eschweilera subglandulosa 0,231 2 2 8,40 2,80 Oenocarpus bataua 0,099 4 3 7,64 2,55 Tovomita cf. gracilipes 0,039 4 3 6,27 2,09 Protium sagotianum 0,070 3 3 6,26 2,09 Ormosia lignivalvis 0,065 3 3 6,13 2,04 Faramea multiflora 0,034 3 3 5,43 1,81 Amaioua corymbosa 0,046 3 2 4,89 1,63 Duguetia lucida 0,077 2 1 4,05 1,35 Xylopia calophylla 0,040 2 2 4,02 1,34 Total 4,36 137 122 300,00 100,00

Cuadro 4. Índice de Valor Familiar (IVF) para las 10 primeras familias en los bosques inundables asociados con diques bajos en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela. Superficie: 0,2 ha (Grupo B).

Familia N° de especies Área basal (m2) Nº de individuos IVF IVF% Fabaceae 8 1,295 40 74,80 24,93 Chrysobalanaceae 3 0,404 11 23,24 7,75 Burseraceae 4 0,222 10 20,28 6,76 Arecaceae 4 0,196 7 17,48 5,83 Euphorbiaceae 1 0,327 9 16,08 5,36 Mimosaceae 2 0,277 4 13,25 4,42 Clusiaceae 3 0,087 6 12,28 4,09 Bombacaceae 1 0,269 5 11,83 3,94 Lecythidaceae 2 0,240 3 11,66 3,89 Myristicaceae 2 0,174 5 11,59 3,86 Total 51 4,33 137 300,00 100,00



Swartzia panacoco, Dacryodes sp., Tachigali guianensis, Iryanthera hostmannii y Alexa confusa. La suma del valor de importancia para las diez primeras especies es de 163,7

Finalmente, el levantamiento realizado en el Bosque esporádicamente inundable de altura media en diques altos, arrojo 89 individuos arbóreos distribuidos en 16 familias y 24 especies, para 0,1 ha. Según el Índice de Valor Familiar (IVF), están dominados florísticamente por Melastomataceae (76,71), la cual posee los mayores valores de área basal (dominancia) y riqueza. Otras familias

importantes son Sapindaceae, Clusiaceae, Euphorbiaceae, Bignoniaceae y Mimosaceae De las 25 registradas, las 10 primeras familias engloban un valor de importancia de 256,47 (Cuadro 6)

Con relación a las especies, en el Cuadro 7 se muestra el Índice de Valor de Importancia (IVI) para las 20 primeras. Como puede verse, las 10 especies más importantes son Henriettea succosa, Cupania cinerea, Vismia cayennensis, Euterpe precatoria, Jacaranda copaia, Tapirira guianensis, Guarea guidonia, Clusia cf. guianensis, Protium heptaphyllum y Cordia bicolor. La especie con el

Cuadro 7. Índice de Valor de Importancia (IVI) para los bosques inundables en diques altos en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela. Superficie: 0,1 ha (Grupo C).

Especie Área basal (m2) Nº de individuos Frecuencia IVI IVI% Henriettea succosa 1,472 23 8 87,09 29,03 Cupania cinerea 0,211 19 6 38,94 12,98 Vismia cayennensis 0,149 7 6 23,51 7,84 Euterpe precatoria 0,089 6 3 15,01 5,00 Jacaranda copaia 0,242 2 2 13,55 4,52 Tapirira guianensis 0,149 3 2 11,73 3,91 Guarea guidonia 0,235 1 1 10,41 3,47 Clusia cf. guianensi 0,047 3 3 10,33 3,44 Protium heptaphyllum 0,041 3 3 10,14 3,38 Cordia bicolor 0,036 3 3 9,98 3,33 Tabebuia sp. 0,066 3 2 9,09 3,03 Ocotea sp. 0,065 2 2 7,96 2,65 Hyeronima alchorneoides 0,039 2 2 7,12 2,37 Hirtella racemosa 0,036 2 2 7,02 2,34 Inga coruscans 0,084 1 1 5,62 1,87 Xylopia calophylla 0,069 1 1 5,13 1,71 Aparisthmium cordatum 0,030 1 1 3,88 1,29 Protium unifoliatum 0,022 1 1 3,62 1,21 Conceveiba guianensis 0,018 1 1 3,52 1,17 Lecythis corrugata 0,014 1 1 3,39 1,13 Total 3,152 89 55 300,00 100,00

Cuadro 6. Índice de Valor Familiar (IVF) para las 10 primeras familias los bosques inundables en Diques altos en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela. Superficie: 0,2 ha (Grupo C).

Familia N° de especies Área basal (m2) Nº de individuos IVF IVF% Melastomataceae 1 1,472 23 76,71 25,57 Sapindaceae 1 0,211 19 32,20 10,73 Clusiaceae 2 0,197 10 25,81 8,60 Euphorbiaceae 4 0,095 5 25,31 8,44 Bignoniaceae 2 0,307 5 23,70 7,90 Mimosaceae 3 0,104 3 19,16 6,39 Burseraceae 2 0,063 4 14,83 4,94 Arecaceae 1 0,089 6 13,72 4,57 Meliaceae 1 0,235 1 12,76 4,25 Anacardiaceae 1 0,149 3 12,26 4,09 Total 24 3,152 89 300 100,00



valor de IVI más alto es Henriettea succosa (87,09) y entre las 10 primeras acumulan 230,07 de IVI. Estructura

En los Bosques inundables de altura media asociados a cubetas o depresiones se inventariaron 0,3 ha que mostraron una densidad de 193 individuos, lo cual representa 693 individuos/ha. y un área basal de 8,54 m2

equivalente a 28,7 m2/ha. Se caracterizan por

presentar una cobertura media (25-75%) y uno a tres estratos arbóreos según su altura. El primer estrato está compuesto por árboles emergentes entre 15 y 20 m de alto. El segundo estrato lo conforman aquellos árboles entre los 10 y 15 m y el tercero los inferiores a los 10 m de alto, siendo frecuente en los tallos la presencia de lenticelas hipertrofiadas y en unos pocos las raíces adventicias. El sotobosque es medio y predominan Rinorea flavescens, Iriartella setigera, Geonoma sp., Bactris sp., Anaxagorea dolichocarpa. El estrato herbáceo es generalmente ralo, con presencia de Ischnosyphon arouma, Diplazia karatiifolia, Hymenophyllum sp., Adiantun cajennense, Heliconia hirsuta. Las lianas son pocas y las más conspicuas son Bauhinia sp., Lonchocarpus sp., Strychnos sp., y Abutia sp. Las epifitas más comunes pertenecen a las familias Araceae, Bromeliaceae, Orchidaceae y a los helechos. La distribución de acuerdo a las clases diamétricas (Figura 1) presentan la figura típica de la J invertida.

En los Bosques inundables de altura media

asociados con diques el inventario de 0,2 ha resultó en una densidad de 137 individuos, equivalente a 685 individuos/ha. y un área basal de 4,36 m2

o 21,8

m2/ha. Estos bosques presentan una cobertura media

(25-75%) y uno a tres estratos arbóreos según su altura, siendo el primero de hasta 16 m de alto. El segundo estrato está compuesto por árboles que alcanzan los 12 m de alto y el segundo lo conforman aquellos inferiores a los 9 m de alto. La mayoría de los árboles presentan fustes delgados, siendo frecuente en los tallos la presencia de lenticelas hipertrofiadas y raíces adventicias. El sotobosque es medio y predominan Phenakospermum guianensis, Iriartella setigera Anaxagorea dolychocarpa, Psychotria sp. Palicourea fastigiata, Ixora acuminatissima, Rinorea sp., Geonoma sp., Bactris sp., El estrato herbáceo es generalmente ralo a medio, con presencia de Heliconia hirsuta, Olyra ciliatifolia, Hymenophyllum sp., Calathea grandis, Ischnosyphon arouma, Diplazia karatiifolia,., Adiantun cajennense. Las lianas son pocas y las más conspicuas son Bauhinia sp., Lonchocarpus sp., Strychnos sp., y Abutia sp. Las epifitas más comunes pertenecen a las familias Araceae, Bromeliaceae, Orchidaceae y a los helechos. La distribución de acuerdo a las clases diamétricas (Figura 2) presentan la figura típica de la J invertida.

En los Bosques esporádicamente inundables de altura media en diques altos fueron inventariadas 0,1 ha, y se obtuvo una densidad de 89 individuos, lo cual representa 890 individuos/ha, y un área basal de 3,15 m2

que equivale a 31,5 m2/ha. Se caracterizan

por ser de altura media y presentar tres estratos arbóreos, el primero hasta los 20, el segundo inferior a los 15 m y el tercero de menos de 10 m de altura. El sotobosque es medio y predominan Iriartella setigera Psychotria sp. Palicourea fastigiata, Rinorea sp., Geonoma sp., Bactris sp., El estrato herbáceo es generalmente ralo a medio, con presencia de

Figura 1. Distribución por clases diamétricas para los bosques inundables asociados a cubetas en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela

Figura 2. Distribución por clases diamétricas para los

bosques inundables asociados a diques bajos en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela.



Heliconia hirsuta, Olyra ciliatifolia, Hymenophyllum sp., Calathea grandis, Ischnosyphon arouma, Diplazia karatiifolia,., Adiantun cajennense. Las lianas son pocas y las más conspicuas son Bauhinia sp., Lonchocarpus sp., Strychnos sp., y Abutia sp. Las epifitas más comunes pertenecen a las familias Araceae, Bromeliaceae, Orchidaceae y a los helechos. La distribución de acuerdo a las clases diamétricas (Figura 3) presentan la figura típica de la J invertida. Diversidad y Riqueza

En el cuadro 8 se presentan los valores de riqueza, así como los de diversidad de las especies calculado mediante el índice de Shanon-Wiener y el índice de equidad asociado, para los tres tipos de bosques.

Los Bosques estacionalmente inundables en bancos y diques presentaron el mayor índice de diversidad (3,11), mientras que poseen igual valor de equidad (0,92) que los bosques estacionalmente inundables en cubetas o depresiones, mientras que los Bosques esporádicamente inundables en terrazas y diques obtuvieron el menor valor en diversidad (2,43) y equidad (0,79).

La equidad está comprendida entre 0 y 1,

siendo la unidad el máximo valor. Por lo tanto, los valores obtenidos pueden considerarse como altos para los tres bosques, indicando que la distribución de las abundancias es más equitativa en tanto en los Bosques estacionalmente inundables en cubetas o depresiones como aquellos en bancos y diques.

Con respecto a la riqueza, los Bosques estacionalmente inundables en bancos y diques presentaron el valor más alto (29 especies/0,1 ha). Mientras que los Bosques inundables en cubetas o depresiones y los infrecuentemente inundables en terrazas y diques presentan valores parecidos (20 y 22, respectivamente). Estos resultados coinciden con los reportados para otros bosques inundables en la Orinoquia y Amazonia.

DISCUSIÓN

Esta clara diferencia florística entre sitios con inundación alta y prolongada y aquellos con menor frecuencia y baja lámina de inundación es también reportada para el bajo Caura por Rosales (2003c), Knab-Vispo (1998), Briceño et al. (1997) y Díaz y Rosales (2008) en el bajo Orinoco.

Al comparar las familias más importantes (según el Índice de Valor Familiar) con los resultados reportados para otros estudios en las tierras bajas de la Amazonia y la Guayana, encontramos que los bosques estacionalmente indudables en cubetas o depresiones, así como aquellos en diques o terrazas se asemejan a los bosques estacionalmente y esporádicamente inundables del bajo río Caura (Salas et al. 1997, Knab-Vispo 1998) con el cual comparten las familias Leguminosaea (sl.), Lecythidaceae, Clusiaceae, Arecaceae, Violaceae, Euphorbiaceae y Myristicaceae. Leguminosae y Euphorbiaceae, también aparecen reportadas como las familias más importantes en el Sipapo medio por Camaripano (2003) y en el bajo río Orinoco por Díaz y Rosales (2008). Leguminosae, Euphorbiaceae, Sapotaceae, Lecythidaceae, Chrysobalanaceae, Violaceae y Arecaceae, han sido reportadas entre las más importantes en bosques estacionalmente inundables

Cuadro 8. Variación de la equidad y diversidad (Shannon-Wiener), riqueza y estructura, para las 30 parcelas

correspondientes a los grupos separados por el análisis de Twinspan, en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela.

Parcela N° de especies Densidad (Ind./ha) Área basal (m2/ha) E H’ Grupo A (Promedio ) 20 693 28,7 0,92 2,70 Grupo B (Promedio) 29 685 21,8 0,92 3,11 Grupo C (Promedio) 22 890 31,5 0,79 2,43

Figura 3. Distribución por clases diamétricas para los

bosques inundables asociados a diques altos en el Río Kakada del estado Bolívar, Venezuela.



en Brasil, por Ferreira ((1997), en Jaú National Park y Campbell et al. (1986), en el Río Xingu, y en Ecuador por Balslev et al. (1987), en Añangu. Por su parte, los bosques infrecuentemente inundados en terrazas y diques tienen a Melastomataceae y Sapindaceae como las dos familias más importantes y comparten con los otros bosques de este estudio, y los reportados para Brasil y Ecuador a Leguminosae (sl.), Euphorbiaceae, Burseraceae, Clusiaceae y Arecacee, pero acompañadas por Bignoniacea (quinta), Meliaceae y Anacardiacea, las cuales no aparecen como importantes en los otros bosques de este estudio.

Con respecto al Índice de Valor de Importancia para las especies (IVI), en los bosques estacionalmente inundables en cubetas o depresiones la suma del valor de importancia para las diez primeras especies es 193,7, mientras que para los bosques en bancos y diques alcanza a 163,7 y 230,1 para aquellos en terrazas y diques altos. Estos valores son superiores a los a los reportados para otros bosques similares por (Knab-Vispo 1998), Salas et al. (1997), Ferreira (1997) y (Campbell et al. 1986, 1992), lo que indica que los bosques ribereños del río Kakada están dominados ecológicamente por una o pocas especies.

Comparando la suma del valor de importancia familiar para las diez familias más importantes, los bosques estacionalmente inundables en cubetas son parecidos a los reportados en bosques semejantes por Ferreira (1997), pero diferentes (superiores) a los alcanzados en los bosques del bajo río Caura por Knab-Vispo (1998). Con respecto a los bosques estacionalmente inundables en diques, el valor es parecido a los reportados por Knab-Vispo (1998) y Balslev et al. (1987), pero inferior a los alcanzados por Ferreira (1997) en Jaú National Park. Por su parte, el valor para los bosques esporádicamente inundables en diques altos y terrazas es superior por a Knab-Vispo (1998), Campbell et al. (1986) y Balslev et al. (1987).

La distribución diamétrica de los árboles con dap > 10 cm no se diferencia mucho de los resultados encontrados en otros levantamientos en los bosques tropicales, observándose que la mayoría se distribuye en la primera categoría (10-20 cm), que según Whitmore (1975), es de esperar en bosques naturales donde las poblaciones son estables y auto regenerativas. En cuanto al número de individuos por hectárea, los bosques en terrazas y diques presentan una densidad mayor y aquellos en bancos y cubetas

presentan la densidad más baja. Este rango de variación es mediano (685 – 890) y superior a los valores reportados para otros bosques de tierras bajas por Knab-Vispo (1998) y Dïaz y Rosales (2008). El área basal fue de 28,7 m2/ha para los bosques en cubetas o depresiones; 21,8 m2/ha para aquellos en bancos y diques y para los bosques en terrazas y diques fue de 31,5 m2/ha. Estos valores son similares a los reportados por Knab-Vispo (1998) e inferiores los obtenidos por Díaz y Rosales (2008) para bosques similares.

Los valores obtenidos para la diversidad fueron bajos en los 3 bosques. Según Knight (1975), el índice de Shanon-Wiener para los bosques tropicales oscila entre 3,83 y 5,85. Estos valores son considerados como altos para cualquier tipo de vegetación y de acuerdo con Martins (1979), los bosques sujetos a inundación presentan valores bajos de índice de Shanon-Wiener debido a la falta de oxígeno (anaerobiosis), lo que permite que pocas especies se adapten a estos ambientes, lo cual es respaldado por Rosales (1990) y Colonnello (1990b) quienes afirman que la diversidad de las especies arbóreas, en las áreas sujetas a mayor profundidad y duración de la inundación, es baja en relación con los bosques no inundables o de tierra firme.

CONCLUSIONES

Los bosques ribereños del río Kakada, en su

desembocadura en el río Erebato, presentan diferencias en su composición florística de acuerdo al gradiente de inundación; así en cubetas o depresiones se tienen bosques donde las especies con mayor importancia son Macrolobium acaciifolium y Licania pallida; en bosques en bancos y diques las de mayor importancia son Eperua jenmanii y Licania pallida y en bosques en terrazas y diques son Henriettea succosa y Cupania cinerea.

Con este estudio se ha generado información básica que debe ser tomada en cuenta al establecer pautas para el manejo y conservación de estos bosques ribereños. Considerando la importancia de estos sistemas para la conservación de las pesquerías, así como mamíferos acuáticos, es importante que se consideren estos resultados al establecer pautas para la conservación de estos bosques inundables.

Igualmente, este estudio servirá como punto de referencia para cualquier trabajo florístico a realizarse en el río Kakada ya que ha contribuido al



conocimiento de una parte de la vegetación y flora inundable del corredor ribereño, en general y en particular la estructura y composición florística de estos bosques ribereños.

AGRADECIMIENTOS

A Wildlife Conservation Society (WCS) por el apoyo logístico. A las comunidades de Entreríos y Boca de Cushime por toda la colaboración prestada. Por su apoyo en campo a Nirson González y Gabriela Echeverria, del grupo de ictiología y a los Parabiólogos Yekuana y Sanema del río Caura, así como a Elio Sanoja (GUYN) por la determinación de algunas de las muestras colectadas. Al Centro de Investigaciones Ecológicas de Guayana (CIEG) por la asistencia en el envío de las muestras botánicas.

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Evaluación del raleo de frutos malformados e inducción floral sobre el rendimiento y la calidad en el cultivo de mango (Mangifera indica L.), variedad Irwin en la planicie de Maracaibo, estado

Zulia, Venezuela

Evaluation of thinning of malformed fruit and flower induction on performance and quality in mango (Mangifera indica L.) variety Irwin in the Maracaibo plains, Zulia state, Venezuela

Osmar QUIJADA1 , Glady CASTELLANO1, Ángel CASANOVA2, Pascual GUERERE 3 y

Ramón CAMACHO1

1Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), Km 7 vía a Perijá, Apartado Postal 1316, Maracaibo; 2Universidad del Zulia (LUZ), Facultad de Agronomía. Departamento de Estadística. Ciudad Universitaria. Maracaibo e 3Instituto Universitario de Tecnología de Maracaibo (IUTM). Avenida 85, Urbanización La

Floresta, Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. E-mails: [email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

La variedad de mango Irwin arroja altas producciones bajo las condiciones agroclimáticas de la planicie de Maracaibo pero los frutos presentan alguna malformación, atribuida a un factor fisiológico no conocido. En este sentido, se planteó la evaluación de técnicas de manejo agronómico a fin de disminuir el porcentaje de frutos malformados y producir frutos de óptima calidad. El estudio se ejecutó en el Centro Socialista de Investigación y Desarrollo Frutícola y Apícola (CORPOZULIA) del Estado Zulia ubicado en la zona noroccidental del estado Zulia, caracterizada como bosque muy seco tropical. Se seleccionaron árboles de la variedad Irwin de 11 años de edad, plantado en un marco de 10 m x 10 m. Los tratamientos aplicados fueron: raleo de frutos + KNO3 al 8% (T1), sin raleo + KNO3 al 8% (T2), sin inducción floral+ raleo) (T3) y sin raleo, sin inductor (T4). Las variables estudiadas fueron porcentaje de frutos malformados, número y peso de frutos por planta, peso promedio de frutos, índice de fructificación, eficiencia productiva y las características de calidad físico-química de los frutos. Los resultados mostraron que el raleo de frutos redujo el número de frutos malformados. El nitrato de potasio incremento la producción de frutos por planta y los índices productivos, pero los mayores valores fueron obtenidos cuando se combinó con el raleo de frutos. El raleo de frutos incrementó el peso promedio de frutos y el porcentaje de pulpa de los frutos y disminuyó los porcentajes de concha y de semillas. El raleo de frutos y el nitrato de potasio no afectó as características químicas de los frutos, sólo los grados Brix, se vieron afectados. Los resultados indican que las prácticas del raleo de frutos y la inducción floral puede mejorar el rendimiento y la calidad de las frutas. Palabras clave: Mango, raleo, Mangifera indica, producción, calidad.

ABSTRACT

Irwin mango variety gives high production under the Maracaibo´s plain agroclimatic conditions, but the fruits have some malformation attributed to a physiological factor not known, there so far there is no effective treatment to prevent it or treat it, limits the performance of the plant. In this sense, argue the use of management techniques agronomic in order to reduce the percentage of malformed fruits and produce quality fruit in optimal conditions. The study was conducted at the Socialist's Research Centre and Developing Fruit and Apiculture (CORPOZULIA) of Zulia state, located in the Northwest of the State of Zulia, characterized as very dry tropical forest. Trees were selected Irwin variety range of 11-year-old, planted in a framework 10 m x 10 m. The treatments applied were: fruits thinning + KNO3 8% (T1) non fruits thinning + KNO3 8% (T2) non floral induction + fruits thinning (T3) and no thinning fruits, no floral induction (T4). Variables evaluated were % of malformed fruits, number and weight of fruits per plant, average fruit weight, yield index and production efficiency and characteristics of physicochemical quality of the fruit. The results showed that fruit thinning reduced the number of malformed fruits in the variety of mango Irwin. Potassium nitrate increased fruit yield per plant and animal performance, but the highest values were achieved when combined with the thinning of fruit. The fruit thinning increased average fruit weight and percentage of fruit pulp and decreased the percentages of shell and seed. Thinning of fruits and Potassium nitrate did not greatly affect the chemical characteristics of the fruit, only degrees Brix, were affected. The results indicate that the practices of thinning of fruit and floral induction can improve performance and quality of fruit. Key words: Mango, fruit thinning, Mangifera indica, yield, fruit quality.

Quijada et al. Evaluación del raleo de frutos malformados e inducción floral sobre el rendimiento y la calidad en mango


INTRODUCCIÓN El mercado mundial para el mango

(Mangifera indica L.) está en continuo crecimiento. Los principales importadores son Estados Unidos, Francia e Inglaterra y en los últimos años Holanda y Alemania aumentaron el consumo. La participación de los países latinoamericanos y del caribe en el total de las exportaciones mundiales de mango fresco es del 59%, y la de los países asiáticos del 29%, la de los africanos el 3.2% (FAO, 2010).

En el país, para el año 2007 se estimaba un

área plantada con mango de 5.716 Ha con una producción de 76.253 TM. El volumen exportado es pequeño, ya que para el año 2007 solo se exportaron 1852 TM, lo cual representó un 2,4 % del total producido, el mismo se colocó principalmente en el mercado Europeo y en menor cuantía en los países del Caribe (FEDEAGRO, 2010).

Las condiciones tropicales son poco

favorables para la producción de algunas variedades de mango, baja producción atribuida a la falta de inducción floral (Avilán, 2001), mientras que en áreas subtropicales es usualmente segura, pero el cuajado del fruto es pobre (Whiley, 1993), por lo cual es necesario realizar prácticas que conlleven a mejorar la floración. Una alternativa es la de promotores de la floración con la finalidad de reducir la alternancia, ampliar y/o acortar el período juvenil. Entre estos destacan el nitrato de potasio, nitrato de amonio y nitrato de calcio (Rojas y Leal, 1997; Cárdenas, y Rojas, 2003; Tripathi, 2003 Quijada, 2009).

El raleo de frutos es una práctica cultural

importante en el mejoramiento de la calidad de frutos, que consiste en eliminar una proporción de frutas presente en el árbol, para favorecer el normal desarrollo, reducir la alternancia de cosecha y asegurar la sanidad y calidad de los que quedan en la planta. Por su parte, Páez Redondo (2005) indica que el raleo favorece la maduración uniforme y el mejoramiento de la coloración externa y las propiedades organolépticas de los frutos.

Por su parte, Kist y Manica, 1996 señalan que

el raleo mejora la alternancia o vecería en varias especies frutícolas, así como aumenta el tamaño de fruta, disminuye la competencia y alternancia productiva y se eliminan frutos desperfectos o indeseables.

La planicie de Maracaibo localizada en la región noroccidental del estado Zulia tiene un potencial para la producción de frutales, en especial de origen tropical, entre ello el mango, destacándose la variedad Irwin (Quijada et al. 2004). Según Avilán (1998) esta variedad es un árbol mediano de 5 a 10 m de crecimiento erecto y copa semicircular; con un fruto de tamaño entre 300 y 391 g, de forma elíptica, Por su parte, Soto et al. 2004, la señala como una variedad de buen rendimiento y producción de frutos, con atributos de calidad que se ajustan a las exigencias de los consumidores, sin embargo, esta variedad presenta problema de malformación de los frutos producidos cuando se cultiva bajo las condiciones agroclimáticas de la planicie de Maracaibo (Quijada et al. 2004).

A esta malformación o anomalía no se le

conoce con exactitud el agente causal, por lo que se presume que se debe a un daño fisiológico no existiendo hasta ahora un tratamiento efectivo para evitarlo o curarlo, este problema va en detrimento del rendimiento de la planta afectando la rentabilidad de su cultivo.

En este sentido, se planteó la utilización de

las técnicas de manejo agronómico como el raleo precoz de frutos malformados y la inducción floral con el fin de disminuir frutos malformados y determinar su efecto sobre el rendimiento y calidad en la variedad Irwin.


Este estudio se realizó en el Centro Socialista

de Investigación y Desarrollo Frutícola y Apícola (CORPOZULIA) del Estado Zulia (10°49’47’’,31914 LN, 71°46’28’’,44742 LO) ubicado en la zona noroccidental del estado Zulia, caracterizada como bosque muy seco tropical con precipitación anual promedio de 500-600 mm, evaporación promedio anual de 2.000 a 2.300 mm, temperatura promedio de 28ºC y humedad relativa de 75% (Ewel et al, 1976).

Se seleccionaron árboles de la variedad Irwin

de 11 años de edad, sembrados en un marco de 10 m x 10 m, regados por micro aspersión. Se aplicó el nitrato potásico (KNO3), aplicado en la dosis de 6 %, (60 g de nitrato potásico en 1 l de agua). El promotor se aplicó por vía foliar en horas de la mañana, con una asperjadora, suministrando 4 litros de solución por planta con la finalidad de cubrir uniformemente la misma. La aplicación se realizó en la primera semana



de diciembre, con la finalidad de adelantar la floración.

El raleo se realizó en forma manual de frutos

malformados aproximadamente unos 30 días después de formado el fruto, cuando se pueden observan mejor las malformaciones en los frutos de mango.

El experimento consistió en probar dos

niveles de raleo de frutos y dos niveles de inducción floral en la variedad de mango Irwin. Los niveles se combinaron en un diseño completamente aleatorizado en un arreglo Factorial 22, los tratamientos se asignaron al azar a 12 plantas con tres repeticiones/tratamiento. Los tratamientos evaluados fueron: (T1) árboles sometido al raleo de frutos y aplicación de KNO3, (T2) árboles sin raleo de frutos y con aplicación de KNO3, (T3) árboles sometidos a raleo de frutos y sin KNO3 y un testigo (T4) sin raleo de frutos y KNO3. El raleo de frutos malformados se realizó seis semanas después de la antesis y después de haber aplicado el inductor floral. Se realizaron estadísticas descriptivas, análisis de varianza empleando el procedimiento General Linear Model (Statistical Analysis System, 1985) y pruebas de medias por Tukey. Variables evaluadas

Producción de frutos malformados Se midió el número y el peso de frutos

malformados por planta en relación al número y peso de frutos totales kilogramos de frutos por planta

Evaluación de la producción Se midió el número y el peso de frutos por

planta. Los registros de producción se realizaron en base al número y kilogramos de frutos por planta, así como el peso promedio de frutos.

Índice de Fructificación (IF) Se midió por la relación número de frutos por

cada metro cuadrado de la superficie lateral de la planta (Avilán, 1980).

Eficiencia productiva (EP) Se determinó por la relación de kilos de frutas

producidas por el volumen de copa, expresado en m3.

Características físicas de los frutos Para realizar estos análisis se tomaron 20

frutos al azar, a las cuales se les midió el peso de frutos (g): Los frutos fueron pesados usando una balanza electrónica marca Mettler P5N de 1 Kg. de capacidad y los resultados fueron expresados en gramos (g).

Longitud y ancho de frutos Consistió en medir el diámetro longitudinal y

ecuatorial de los frutos, por medio de un vernier de acero inoxidable marca Somet Inox, los valores se expresaron en centímetros (cm). Peso de la pulpa Se realizó el pesado de la pulpa fresca, usando una balanza electrónica marca Mettler P5N y los resultados fueron expresados en gramos (g). Características químicas de los frutos

Para estas determinaciones se aplicaron las

“Normas Venezolanas para frutas y sus derivados (COVENIN.1982).

Sólidos Solubles Totales (SST)

Se usó un refractómetro óptico de campo marca Orión, con lecturas expresadas en grados Brix (oB) y se corrigió a la temperatura de referencia de 25 °C.

Contenido de acidez titulable

Se determinó por la metodología de titulación de un volumen de jugo conocido (10 cc), utilizándose fenolftaleína como indicador, y una solución estándar de NaOH (1 N). La fórmula aplicada fue:

V(NaOH) * (N(NaOH) * 0,064 * 100Acidez (%) =

Peso 10 cc de jugo

Donde: V = Volumen de titulación NaOH. N = Normalidad NaOH (1.000 N) 0,064 = constante de acidez para el ácido

cítrico.



La acidez iónica (pH)

Se midió con un potenciómetro Termo Orión, Para el contenido de ácido ascórbico se utilizó el método de 2,6 diclorofenol-indofenol. Análisis estadístico

Se realizó un análisis de varianza para efectos

principales de los factores raleo e inducción floral y su interacción. El análisis correspondió a grupos al azar. Las comparaciones de medias se realizaron utilizando el criterio de Tukey con un α=0.05.


Numero de frutos malformados

Para el número de frutos malformados por

planta se encontraron diferencias significativas (P<0,05) para los tratamientos estudiados (Cuadro 1). Los tratamientos donde se raleo presentaron menor número de frutos malformados, mientras que los tratamientos donde no se realizó esta práctica arrojó mayor porcentaje de frutos malformados, siendo el mayor el tratamiento sin raleo y sin inductor floral (testigo), lo que evidenció que el raleo

independientemente de la aplicación del inductor floral influyó en la disminución de frutos malformados (Figura 1). Estos resultados coinciden con los reportados por Moyano (2003) y Páez Redondo (2005). Características productivas

Producción Para el número de frutos/planta y peso de

frutos/planta se encontraron diferencias significativas (P<0,05) para los tratamientos estudiados (Cuadro 2). La mayor producción referido al número de frutos y peso de frutos/planta resultó por el efecto combinado del raleo y del promotor floral (Figuras 2 y 3). Cárdenas y Rojas (2003), encontraron que la aplicación del nitrato de potasio y nitrato de calcio sobre la variedad Tommy Atkins no afectaron el número de frutos en mango, esta diferencia de resultados podrían deberse a que la variedad Tommy Atkins no responde mayormente a la aplicación de inductores florales. Pero coinciden con los resultados encontrados para la misma variedad por Quijada et al., (2009).

Índices de eficiencia productiva Para las variables índice de fructificación (IF)

e índice productivo (IP) se encontraron diferencias significativas (P<0,05) entre los tratamientos evaluados (Cuadro 2). Los tratamientos T3 (sin Raleo con Inducción) y T1 (Raleo con inducción) lograron los mayores índices de eficiencia productiva, indicando que los mayores valores fueron debidos a la aplicación del inductor (Figura 4). Estos índices se incrementaron por la aplicación del promotor de floración en comparación a las plantas que no fueron inducidas. Quijada et al. (2009) reportan menores índices de fructificación en plantas inducidas de la misma variedad, estos resultados son atribuidos a la diferencia de edad de las plantas utilizadas.

Cuadro 1. Efectos de los tratamientos sobre porcentaje de frutos malformados, las características productivas e índices productivos de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin en Maracaibo, Venezuela.

Tratamientos % Frutos Malformados

No Frutos

PF (kg/planta)

IF (Frutos/m2)

EP (kg/m3)

(T1) Raleo con Inducción 7,46a 475a 172,57a 20,23ab 1,89ab

(T2) Raleo sin Inducción 7,23a 191a 68,67b 12,18b 0,63b

(T3) Sin Raleo con Inducción 20,63b 456a 166,40a 24,59a 2,37a

(T4) Sin raleo Sin Inductor 23,14b 260b 77,40b 18,48ab 1,39ab

PF = Peso de frutos; IF = Índice de fructificación y EP = Eficiencia productiva Medias con la misma letra no son significativamente diferentes de acuerdo a la prueba de Tukey (p<0,05)

Figura 1. Efecto del raleo sobre los frutos malformados (%)

de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin, en Maracaibo, Venezuela.



Los mayores índices productivos (IP) se presentaron en los árboles donde se aplicó el inductor floral (Figura 5), lo que permite deducir que este índice se incrementó con la aplicación del promotor floral. Las plantas no raleadas, pero si inducidas presentaron mayor índice productivo (2,37 kg/m3), mientras que los menores valores los presentaron las plantas raleadas y sin aplicación del promotor floral (0,63 kg/m3). Esto es entendible ya que fueron plantas que no se les indujo la floración pero fueron raleadas. Este índice es importante para cualquier especie frutícola.

Características físicas y química de frutos

Características físicas En el Cuadro 2 se muestran las características

físicas de los frutos. Para las variables largo y ancho de frutos no se encontraron diferencias significativas (P<0,05) para los tratamientos estudiados, lo que implica que no fueron afectadas por dichos tratamientos, sin embargo, el mayor valor de largo de fruto se registró en las plantas sin raleo, mientras que el valor más bajo se registró en el T1 (Raleo con Inductor), este mismo tratamiento logro el mayor

Cuadro 2. Efectos de los diferentes tratamientos sobre las características físicas del fruto de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin en Maracaibo, Venezuela.

Tratamientos Largo de fruto (cm)

Ancho de fruto (cm)

Peso de fruto (g)

Peso de pulpa (g)

Peso de concha (g)

Peso de semilla (g)

(T1) Raleo con Inducción 10,55a 7,65a 342,15a 248,03a 47,76a 46,36b

(T2) Raleo sin Inducción 10,93a 7,52a 306,73ab 218,04ab 43,15a 45,54a

(T3) Sin Raleo con Inducción 11,25a 7,58a 296,94b 183,44b 53,50a 60,00a

(T4) Sin raleo sin Inducción 11,42a 7,09a 287,34b 176,76b 50,36a 61,22a

Medias con la misma letra no son significativamente diferentes de acuerdo a la prueba de Tukey (p<0,05)

169,5

72,7

0

50

100

150

200

Con inducción Sin inducción

Peso

de

frut

os/p

lant

a (k

g)

Inducción

Figura 3. Efecto de la inducción sobre el peso de frutos de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin.

1,9

1,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0


Índi

ce p

rodu

ctiv

o

Inducción

Figura 5. Efecto de la inducción sobre el índice productivo de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin en Maracaibo, Venezuela.

465,8

235,8

0

100

200

300

400

500


Frut

os/p

lant

a

Inducción

Figura 2. Efecto de la inducción sobre el número de frutos/planta de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin en Maracaibo, Venezuela.

21,2

15,3

0

6

12

18

24


Índi

ce d

e fr

uctif

icac

ión

Inducción

Figura 4. Efecto de la inducción sobre el índice de fructificación de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin en Maracaibo, Venezuela.



ancho de frutos y el mayor peso promedio de fruto, lo que parece indicar que el peso promedio de fruto está asociado al grosor y no al largo de fruto, cuando se realiza el raleo. Estos resultados coinciden con los obtenidos por Dennis (2000), que encontró que el diámetro de los frutos se incrementó mediante la práctica del raleo en duraznero.

Para el peso promedio de frutos se encontraron diferencias significativas (P<0,05) para los tratamientos estudiados, los mayores pesos los obtuvieron las plantas que fueron raleadas independientemente de la aplicación del promotor floral (Cuadro 2). Esto indica que el raleo de frutos incrementa el peso promedio de fruto en la variedad Irwin. Estos resultados coinciden con los reportados por Moyano y Flores (2001). Por su parte, Moyano y Flores (2003) encontraron que el raleo manual proporcionó una mayor cantidad de frutos cosechados con categoría “Elegido”, que son frutos de mayor calibre en comparación con los frutos sin ralear, que resultaron frutos de tamaño pequeño y escasa calidad comercial.

Los pesos de fruto obtenidos los sitúan entre

los límites aceptados en el mercado de fruta fresca (Avilán y Leal, 1996), en el cual se da poco valor a los superiores a 750 g y sobre todo a los menores de 200 g.

En cuanto a la composición del fruto, para el

peso de pulpa y peso de la semillas se encontraron diferencias significativas (P<0,05) para los tratamientos estudiados (Cuadro 2), los mayores pesos de pulpa se encontraron en las plantas raleadas, independientemente de la aplicación del promotor floral, mientras que el peso de semillas no presentó una tendencia especifica entre los tratamientos estudiados.

La relación porcentual de los componentes de

los frutos: concha, semilla y pulpa se muestran en el Cuadro 3, se observa que las plantas raleadas (T1 y

T2), presentaron mayor porcentaje de pulpa que las plantas no raleadas (T3 y T4). El contenido de pulpa en los frutos raleados es considerado como aceptable en esta variedad por Camacho y Ríos (1972).

Los porcentajes de concha y semillas de

frutos fueron inferiores en las plantas raleadas en comparación con las plantas no raleadas. No obstante entre estos valores no hubo diferencia significativa (P<0,05). Sin embargo existe una fuerte interacción Raleo × Inducción para los componentes semilla y pulpa (Figura 6).

Cuadro 3. Relación porcentual del peso del fruto con la pulpa, la concha y la semilla de mango (Mangifera indica L.)

variedad Irwin en Maracaibo, Venezuela. Tratamientos Pulpa (%) Concha (%) Semilla (%) (T1) Raleo con Inducción 72,49a 13,96b 13,55b

(T2) Raleo sin Inducción 71,08a 14,06b 14,84b

(T3) Sin Raleo con Inducción 61,77b 18,01a 20,20a

(T4) Sin raleo sin Inducción 61,38b 17,48a 21,25a


Figura 6. Efecto de la interacción Raleo x Inducción sobre

la proporción en peso de semilla (a) y pulpa (b) en frutos de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin en Maracaibo, Venezuela.



Así mismo, la proporción en peso de semilla disminuyó en frutos no raleados, repercutiendo este hecho sobre un incremento en la proporción en peso de pulpa, es decir, el peso del fruto se incrementa debido a la inducción en función del incremento del peso de la semilla en plantas raleadas, pero este incremento se produce en función del incremento del peso de la pulpa en plantas no raleadas.

La interacción Raleo x Inducción solo fue

significativo para los componentes semilla y pulpa en la composición del fruto (Figura 6).

Características químicas El análisis de varianza para las variables de

calidad arrojaron diferencias significativas (P<0,05) solo para los grados Brix, estos fueron los únicos que se vieron afectados por los tratamientos (Cuadro 4). Estas diferencias se debieron al raleo de frutos (Figura 7), se observa que los tratamientos sin raleo resultaron con mayor promedio en grados Brix comparados con los tratamientos con raleo.

En cuanto al pH y acidez titulable de los frutos se observa que fueron casi similares en todos los tratamientos. En estas dos variables no hubo diferencias significativas (P<0,05) entre los

tratamientos. Los resultados obtenidos coinciden con los reportados por Almanza et al., (2000).

CONCLUSIONES

• El raleo de frutos redujo el número de frutos

malformados en la variedad de mango Irwin. • El nitrato de potasio incrementó la producción de

frutos por planta y los índices productivos, pero estos alcanzaron los mayores valores cuando fue combinado con el raleo de frutos en la variedad de mango Irwin.

• El raleo de frutos incrementó el peso promedio de

frutos y el porcentaje de pulpa de los frutos en la variedad de mango Irwin y disminuyó los porcentajes de concha y de semillas.

• El raleo de frutos y la aplicación nitrato de potasio

no afectaron mayormente las características químicas de los frutos, solo los grados Brix se vieron afectados, donde las plantas no raleadas presentaron mayores valores, independientemente de la aplicación nitrato de potasio.

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Cuadro 4. Efectos de los tratamientos sobre las características químicas del fruto de mango (Mangifera indica L.) variedad

Irwin, em Maracaibo, Venezuela. Tratamiento Grados Brix pH Acidez Titulable (T1) Raleo con Inducción 15,00 ab 4,01a 0,33a

(T2) Raleo sin Inducción 14,30 b 4,33a 0,28a

(T3) Sin Raleo con Inducción 16,33 a 4,39a 0,31a

(T4) Sin raleo sin Inducción 16,00 a 4,32a 0,20a


14,6715,95

0

5

10

15

20

Con raleo Sin raleo

Gra

dos B

rix

Raleo

Figura 7. Efecto del raleo sobre los grados Brix de frutos de mango (Mangifera indica L.) variedad Irwin en Maracaibo, Venezuela.



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Producción de plántulas de pimentón (Capsicum annuum L.) en sustratos orgánicos a base de mezclas con fibra de coco

Seedling production of bell pepper (Capsicum annuum L.) in organic substrates based in coconut fiber mixtures

César E. PUERTA A.1, Tania RUSSIÁN L.1 y César A. RUIZ S.2

1Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda” (UNEFM). Complejo Académico Ingeniero José

Rodolfo Bastidas. Intercomunal Coro-La Vela sector El Hatillo, estado Falcón e 2Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Estación Experimental Falcón. Avenida Roosevelt, Zona Institucional. Coro,

estado Falcón, Venezuela. E-mails: [email protected] y [email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

Se realizó un ensayo con el objetivo de evaluar sustratos formulados a partir de fibra de coco mezclados con seis materiales orgánicos para la producción de plántulas de pimentón (Capsicum annuum L.). El experimento fue conducido en un diseño completamente al azar con ocho tratamientos y tres repeticiones, siendo la unidad de muestreo cuatro plantas y los tratamientos: fibra de coco (Fc) mezclado (1:1) con estiércol caprino (EcFc), pulpa de café (PcFc), bagazo de caña (BcFc), cachaza de caña (CcFc), lombricompost (LbFc), turba de río (TrFc), Promix® (PrFc) y Promix® (Pr) como testigo. Todos los tratamientos presentaron mayor porcentaje de porosidad total que Pr, excepto TrFc y todos superaron a Pr en cuanto a porosidad de aireación. Solamente en PcFc y EcFc, el porcentaje de retención de humedad fue menor a Pr. En todos los sustratos, el pH y la conductividad eléctrica fueron mayores a Pr. CcFc superó a Pr en el porcentaje de materia orgánica. N, P y K fueron muy variables. El porcentaje de emergencia en todos los sustratos fue menor que en Pr. Las plántulas del sustrato CcFc mostraron mayor altura y contenido de materia seca tanto de la parte área como radical, por lo que CcFc, puede ser una alternativa de sustrato para la producción de plántulas de pimentón. Palabras clave: sustratos orgánicos, fibra de coco, plántulas de pimentón, vivero.

ABSTRACT

An experiment was carried with the objective to test coconut fiber in combination with six organic materials and a commercial growing medium as substrates for the production of seedlings of bell pepper (Capsicum annuum L.). The experiment was conducted in a completely random design, with eight treatments and three replications, being the sampling unit four plants and treatments: coconut fiber mixed (1:1) with goat manure (EcFc), coffee pulp (PcFc) sugarcane bagasse (BcFc), filter press mud of sugarcane (CcFc), vermicompost (LbFc), river peat (TrFc), Promix® (PrFc) and Promix® (Pr). Pr was used as a control. All treatments presented greater percentage of total porosity than Pr, excepting TrFc and all exceeded Pr on porosity of aeration. Only in PcFc and EcFc, percentage of water retention was lesser than in Pr. In all substrates, pH and elctrical conductivity were higher than in Pr. CcFc surpassed Pr in percentage of organic matter. N, P and K were highly variable. The emergence percentage in all cases was lesser than in Pr. Seedlings of CcFc substrate showed greater height and dry matter content both in shoot and root, which is the reason why the CcFc may be an alternative substrate for the production of bell pepper seedlings. Key words: organic substrates, fiber coconut, bell pepper seedlings, nursery.

INTRODUCCIÓN El sustrato es el medio en el cual las raíces puedan crecer y también sirve como soporte a la planta, puede estar constituido de un solo material o mezclas. Un sustrato adecuado para el crecimiento de las plantas debe presentar alta capacidad de retención

de agua, fácil drenaje y una apropiada aireación (Fernández y Corá, 2004).

La producción de plántulas de hortalizas es el paso más importante del cultivo (Silva Junior et al., 1995) es el momento donde cualquier error puede ser grave y difícil de corregir posteriormente (Filgueira, 1981). La modernización de la producción de

Puerta et al. Producción de plántulas de pimentón en sustratos orgánicos a base de mezclas con fibra de coco


plántulas de hortalizas tuvo su inicio en 1985 con la adopción de los sistemas de bandejas multicelulares que, sumadas a las técnicas introducidas por los viveristas de plantas ornamentales trajeron grandes avances a la horticultura, permitiendo la obtención de plantas más vigorosas y productivas (Minami, 1995).

La sustitución del suelo mineral, como un

medio de cultivo, por sustratos artificiales ha proporcionado importantes aumentos en la producción y productividad. En los últimos años se ha incrementado el número de empresas productoras de plántulas de hortalizas con cepellón, para uso propio o para comercializarlos, sin embrago la mayoría de las empresas distan mucho de tener condiciones adecuadas para la producción de calidad (Mondino et al., 2007). Debido a que estas plantas se producen en bandejas, el sustrato empleado es un factor fundamental, puesto que determina en gran parte la calidad de éstas. No obstante debido al alto costo de los sustratos importados, surge la necesidad de disponer de materiales producidos localmente, estables y de probada calidad e inocuidad, valiéndose para ello de subproductos de la agroindustria local. Esto además de ser un ahorro importante de divisas, evitaría los problemas de diseminación de plagas y enfermedades de una región a otra (Quesada y Méndez, 2005).

Estos materiales son formados con diferentes

materias primas y clasificados de acuerdo al origen (Abreu et al., 2002): vegetal (turba, fibra de coco, residuos del beneficio como tortas, bagazos y cáscaras); mineral (vermiculita, perlita, granito, arena); sintético (espuma fenólica e isopor) (Gonçalves, 1995). Los más usados son la turba y perlita, consagradas internacionalmente y utilizadas como patrón de comparación de nuevos materiales (Bellé y Kämpf, 1993; Schmitz et al., 2002). No obstante, se pueden aprovechar los beneficios como fertilizante de materiales orgánicos ricos en nutrientes, cuando esta es usada como sustrato en la producción de plántulas. Además, por lo general es económicamente accesible.

La necesidad de caracterizar materiales

disponibles en las diferentes regiones del País que puedan servir como sustratos agrícolas es fundamental, pues además de ser una alternativa para disminuir los costos de producción, se daría uso al residuo acumulado (Moreira et al., 2010).

La elección de los sustratos depende de varios

factores que afectan el crecimiento de la plántula,

como pH, CIC, porosidad, salinidad y a factores operativos como costo, disponibilidad, uniformidad, facilidad de manejo, etc. (Villanueva et al., 1998).

Para garantizar sustratos con calidad adecuada al desarrollo de las plantas, es esencial la caracterización de las propiedades físicas, químicas y biológicas de los materiales (Abreu et al., 2002). Verdonck et al. (1983) afirman que las características físicas son las más importantes, puesto que las relaciones aire-agua no podrán sufrir cambios durante el cultivo. Entre estas, Kämpf (2000) y Santos et al. (2002) citan la densidad del sustrato, la porosidad, la disponibilidad de agua y de aire y, dentro de las propiedades químicas, los valores de pH son de extrema importancia. Según Kämpf (2000) el pH y la capacidad de intercambio catiónico son las características químicas más importantes manejadas por los viveristas. La producción de plantas en vivero se ha convertido en una necesidad de los productores, puesto que se garantiza plantas uniformes, bien desarrolladas lo cual asegura, con el manejo adecuado, una buena producción. En el estado Falcón los productores de hortalizas son los que demandan en mayor medida este tipo de tecnología, utilizando por lo general un sustrato comercial (Promix®), que contiene un 65-75% de turba de Sphagnum, además de perlita, vermiculita, macro y micronutrimentos, cal dolomítica y calcítica; no obstante, a pesar que es un sustrato con excelentes propiedades físicas, es de elevado costo por ser importado. En tal sentido, es importante la caracterización de materiales locales que puedan servir como sustratos de costos razonables y ecológicamente sustentables. Ya se conoce que la fibra de coco es un excelente material orgánico para formulaciones de sustratos debido a sus propiedades de retención de humedad y aireación, además de ser un estimulador de enraizamiento (Silveira et al., 2002).

Conociendo que la calidad del sustrato,

dependerá del material usado, y de la especie a propagar, en este trabajo se propone evaluar sustratos formulados a partir de fibra de coco, en mezcla con seis materiales orgánicos para la producción de plántulas de pimentón (Capsicum annuum L.).


El estudio se realizó en las instalaciones del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas



(INIA), estación experimental Falcón. Los sustratos se realizaron combinando fibra de coco en una proporción 1:1 (v/v) con materiales compostados. A continuación se señalan los tratamientos:

1. Promix® (Pr) (testigo)

2. Promix® + fibra de coco (PrFc)

3. Bagazo de caña + fibra de coco (BcFc)

4. Cachaza de caña + fibra de coco (CcFc)

5. Pulpa de café + fibra de coco (PcFc)

6. Turba de río + fibra de coco (TrFC)

7. Lombricompost + fibra de coco (LbFC)

8. Estiércol caprino + fibra de coco (EcFC) Análisis físicos

Se usó la metodología propuesta por Dilger (1998), la cual se describe a continuación:

Se llenó con cada sustrato, un tubo plástico de 7,62 cm de diámetro (3 pulgadas) y de 15 cm de longitud en cuya tapa se perforaron cuatro orificios de 5 mm aproximadamente en forma equidistante a lo largo del borde perimetral.

Una vez lleno se asentó su contenido dejando caer el cilindro (tubo) por dos veces desde una altura aproximada de 8 cm, enrasándolo de ser necesario con más sustrato. Luego se colocó un anillo en el borde superior del cilindro.

Posteriormente los cilindros se colocaron en un recipiente con agua cuyo nivel alcanzaba justo debajo del borde superior, para forzar el humedecimiento de la muestra por capilaridad, dejándolos por 24 horas hasta alcanzar la uniformidad de saturación.

Transcurridas las 24 horas se procedió a

remover cuidadosamente el anillo de la parte superior del tubo eliminando el exceso de muestra enrasándola, nuevamente, con la ayuda de una espátula. Posteriormente se fijó un liencillo con una banda de goma, para cubrir el extremo descubierto del cilindro.

Se sumergieron completamente los cilindros en agua por un par de veces para permitir la

saturación total de la muestra, luego se colocaron tapones en cada uno de los orificios del fondo y fueron sacados del agua.

Se dejaron drenar, eliminando los tapones y colocando cada cilindro sobre un recipiente por 10 minutos. Se midió el volumen de agua (Va) en un cilindro graduado.

Finalmente se extrajo la muestra húmeda y se pesó en una balanza de precisión para obtener el peso húmedo (Ph), luego se secó en la estufa a 105 ºC, hasta peso constante para obtener el peso seco (Ps).

Una vez obtenidos los valores de Va, Ph y Ps, se determinaron las propiedades físicas mediante las siguientes fórmulas:

( ) (Ph - Ps)Porosidad total % = Va + * Vc * 100Pa

( ) VaPorosidad de aereación % = * 100Vc

(Ph - Ps)Capacidad de retención = * 100

Vcde humedad (%)

( )-3 PsDensidad aparente Mg m = Vc

( )-3 DaDensidad de partícula Mg m = 1 - (Pt 100)

Donde:

Va = volumen drenado (cm3)

Ph = Peso húmedo de la muestra (g)

Ps = Peso seco de la muestra (g)

Pa = Peso específico del agua (1g·cm-3)

Vc = Volumen del tubo (cm3)

Análisis químicos

Estos se realizaron en el laboratorio de suelos de la Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”, UNEFM.



pH: por potenciometría, combinado 10 g. de muestra en 50 ml de H2O destilada. La lectura se realizó en un potenciómetro transcurrida una hora (FONAIAP, 1990).

Conductividad eléctrica: mezclando 10 g. de muestra en 50 ml de H2O destilada. La lectura se realizó en un conductímetro pasada una hora (FONAIAP, 1990).

Macroelementos: se determinó el contenido de N (Kjeldahl) P (Olsen) y K (fotometría de llama). Establecimiento del ensayo

Los sustratos se desinfectaron con agua a punto de ebullición, una vez que estuvieron a temperatura ambiente, se llenaron tres bandejas de 200 alvéolos, de 11 cm3 de capacidad, para cada sustrato (24 bandejas en total) y se sembraron dos semillas por alveolo de pimentón híbrido Enterprise. Manejo del ensayo

Luego de sembradas las bandejas, se colocaron en un cuarto oscuro por dos días para garantizar la germinación, posteriormente se llevaron a plena exposición solar. Al emerger las plantas (aproximadamente, entre cinco y ocho días) se realizó un raleo dejando una sola por alveolo.

Se aplicó una fertilización básica de una

solución compuesta por 48 ppm de N, 48 ppm de P2O5, 68 ppm de K2O, 0,48 ppm MgO y 2,4 ppm de S. Durante los primeros ocho días, el riego se realizó a diario con atomizador manual tres veces al día. Una vez germinadas las plantas se regaron dos veces al día. Variables evaluadas

Porcentaje de emergencia de la plántula: se determinó por conteo simple a los ocho días después de la siembra, contando las dos semillas por alveolo.

Luego de la emergencia, se seleccionaron al azar 12 plantas por tratamiento (3 repeticiones * 4 plantas/unidad de muestreo) para la evaluación del crecimiento, determinándose a los 35 días las siguientes variables:

Altura de la plántula (cm): se midió con una regla

graduada desde de la base del tallo hasta el ápice de la planta.

Número de hoja por plántula: por conteo simple. Longitud radical (cm): se tomaron al azar otras 12

plantas por tratamiento, las cuales se lavaron con agua corriente para desprender todo el sustrato. Luego se seccionaron con un bisturí la parte aérea y la radical. La raíz se midió con una regla graduada desde la base hasta el ápice.

Materia fresca y seca de la parte área y de la raíz

(g/planta): pesando en una balanza digital tanto la parte aérea como la radical. Luego cada muestra se colocó en una bolsa de papel, identificada y se llevó a la estufa a 50 ºC por 48 horas (A.O.A.C, 1984) pesándola nuevamente en la balanza al final del ensayo.

Relación materia de la parte aérea/radical tanto

fresca como seca: por cociente simple. Diseño experimental y análisis estadístico

Se utilizó un diseño completamente al azar con 8 tratamientos y 3 repeticiones siendo la unidad de muestreo 4 plantas, para un total de 12 plantas por tratamiento, para cada evaluación. Para el análisis de los resultados se utilizó el software InfoStat versión 1.1 (1998), realizándose el análisis de varianza, y a las variables que resultaron con diferencias estadísticas, se les aplicó una prueba de separación de medias de Duncan.


Análisis físico de los sustratos

En el Cuadro 1 se puede observar para la variable porosidad total que todos los tratamientos tuvieron promedios superiores al 70%, excepto TrFc que tuvo 67,72%. Estos se encuentran entre los rangos considerados como ideales por Cabrera (2002) quien señala que un buen sustrato debe presentar una porosidad total de 70-85%.

Por su parte la porosidad de aireación en

todos los casos se encontró entre 7,45 y 8,22%, excepto para PcFc que presentó un promedio de 20,09%, valores considerados como apropiados por Noguera et al. (2000).

Las propiedades físicas de un sustrato son

consideradas importantes ya que si estas son inadecuadas, difícilmente se podrán mejorar una vez



que se ha establecido el cultivo por lo que su caracterización previa es imperativa. La porosidad total y en particular su distribución entre porosidad de aire y retención de humedad son consideradas las características físicas mas importantes para el crecimiento y desarrollo de un cultivo en macetas (Cabrera, 1999).

Con relación a la variable retención de humedad, se obtuvo el menor valor en el tratamiento PcFc con 53,46 % mientras que el resto de los tratamientos estuvo por encima del 60%. Lo cual es adecuado según Cabrera (2002) quien señala que este parámetro deberá estar entre 55 a 70%.

Si se considera que la densidad aparente debe

estar entre 0,15 y 0,45 g·cm-3, los tratamientos BcFc, CcFc, PcFc, LbFc y EcFc mostraron resultados apropiado (Jiménez y Caballero, 1990).

Para la densidad de partículas el tratamiento

que obtuvo el valor más cercano al testigo fue PrFc

además del TrFc, los demás tratamientos registraron valores entre 0,473 y 0,877 Mg·m-3.

Análisis químico de los sustratos

A diferencia de las propiedades físicas de un

sustrato, las propiedades químicas pueden ser y son modificadas a lo largo de un ciclo de producción, en particular cuando se recurre a programas intensivos de fertirriego y uso de fertilizantes de lenta liberación (Cabrera, 1999). Así pues la evaluación inicial de las propiedades químicas de un sustrato se concentra principalmente en aquellos parámetros que podrían afectar significativamente el cultivo en su fase de establecimiento, en especial pH y C.E.

El Cuadro 2 presenta la composición química

de los sustratos. En cuanto al pH todos los tratamientos mostraron valores superiores a Pr (5,6) aunque los tratamientos CcFc y EcFc tuvieron los valores más altos con 7,2 y 7,1; respectivamente. Con respecto a la conductividad eléctrica, los tratamientos

Cuadro 1. Características físicas de diferentes sustratos formulados a partir de materiales orgánicos mezclados con fibra de

coco.

Tratamientos † Porosidad total (%)

Porosidad de aireación (%)

Retención de humedad (%)

Densidad aparente (Mg·m-3)

Densidad de partículas (Mg·m-3)

Pr 73,57 7,45 66,12 0,072 0,272 PrFc 75,23 8,31 66,91 0,070 0,282 BcFc 79,03 8,83 70,19 0,184 0,877 CcFc 74,80 8,66 66,14 0,177 0,702 PcFc 73,56 20,09 53,46 0,125 0,473 TrFc 67,72 7,62 60,15 0,077 0,238 LbFc 77,48 8,83 68,65 0,183 0,813 EcFc 72,10 8,49 63,56 0,183 0,655 † Promix® (Pr); Fibra de coco (Fc); Bagazo de caña (Bc); Cachaza de caña (Cc); Pulpa de café (Pc); Turba de río (Tr);

Lombricompost (Lb) y Estiércol de caprino (Ec) Cuadro 2. Características químicas de diferentes sustratos formulados a partir de materiales orgánicos mezclados con fibra de

coco.

Tratamientos † pH CE (dS·m-1) N (%) P (ppm) K (meq·l-1) Pr 5,6 1,20 1,70 30 0,04 PrFc 6,3 0,52 1,58 74 0,06 BcFc 6,9 2,02 1,20 65 0,30 CcFc 7,2 18,20 1,79 0 4,80 PcFc 6,7 1,80 1,60 58 0,21 TrFc 6,1 4,40 1,36 15 0,16 LbFc 6,9 5,01 0,28 174 0,10 EcFc 7,1 2,50 1,26 139 0,36 † Promix® (Pr); Fibra de coco (Fc); Bagazo de caña (Bc); Cachaza de caña (Cc); Pulpa de café (Pc); Turba de río (Tr);

Lombricompost (Lb) y Estiércol de caprino (Ec). CE: Conductividad eléctrica.



PrFc, PcFc, BcFc y EcFc presentaron valores menores a 3 dS·m-1.

En lo referente a la composición mineral, el

LbFc mostró el menor valor de N. El contenido de P fue alto en LbFc y EcFc; medio en PrFc, BcFc, PcFc y TrFc; mientras que en CcFc no se encontró este elemento.

Cabe destacar que en este trabajo CcFc,

mostró un valor elevado de K, lo cual pudiese explicar la alta CE de este sustrato (Cuadro 2). En este sentido, Zérega (1993) reportó valores de 8,74 de K, además de una CE de 12,7 destacando que la sal predominante es sulfato de calcio, por cuanto esa es la sal más abundante en los suelos cañeros de ese central azucarero y porque en la obtención de la cachaza, el jugo es tratado con hidróxido de calcio.

La variación en el contenido de P de los

tratamientos, podría explicarse por el estado de mineralización y por la composición química del material, la cual está controlada en parte por varios factores como riqueza microbial, humedad y temperatura, así como por la calidad de los materiales incorporados, cantidad agregada y forma de aplicación (Fassbender y Bornemisza 1987, Guerrero 1993, Soto 2003 citados por Castro et al., 2009). Porcentaje de emergencia El rango del porcentaje de emergencia estuvo entre 75 y 97%, correspondiendo los mayores valores a los tratamientos Pr, CcFc, EcFc y PcFc con 97, 92, 92 y 90%, respectivamente, mientras que el menor

valor se registró en TrFc con 75% (Cuadro 3). Crecimiento de las plántulas

Los sustratos influyeron en el crecimiento de la plántula de pimentón, se encontraron diferencias significativas en todas las variables. Las plántulas que presentaron la mayor altura, fueron las de CcFc, seguidas por las de Pr y EcFc. Con relación al número de hojas, los menores valores se presentaron con TrFc y PcFc con 4 y 5 hojas, respectivamente, con los demás tratamientos esta variable estuvo entre 7 y 8. La mayor longitud de la raíz se encontró con PcFc, seguida por las de BcFc, PrFc y Pr; los menores promedios se encontraron con CcFc, TrFc, LbFc y EcFc (Cuadro 3). Es preciso mencionar, que CcFc fue uno de los sustratos que excepto por el contenido de P, fue el más parecido a Pr en cuanto a porosidad total, retención de humedad y contenido de N.

De manera similar, otras investigaciones

coinciden en señalar que la cachaza de caña se comporta como un buen sustrato, así Villanueva et al. (1998) utilizando mezclas de cachaza, peat-moss y tezontle como sustrato y tres reguladores, para la producción de Kalanchoe blossfeldiana Poelln., señalaron que el mayor crecimiento se produjo cuando se usó cachaza tanto en la altura de la planta como en el número de raíces. La determinación de la calidad de un sustrato debería involucrar el crecimiento de la planta, pues según sea la especie tendrá requerimientos propios en cuanto a disponibilidad de agua y nutrientes así como de las características físicas para el buen desarrollo de la raíz. Por ejemplo, Fernández et al. (2006) al evaluar

Cuadro 3. Efecto de diferentes sustratos formulados a partir de materiales orgánicos mezclados con fibra de coco sobre el

porcentaje de emergencia y variables de crecimiento de plántulas de pimentón (Capsicum annuum L.) en Coro, estado Falcón, Venezuela.

Tratamientos † Porcentaje de

emergencia Altura de la planta (cm) DE Número de

hojas DE Longitud de la raíz (cm) DE

Pr 97 8,39 cd ‡ 3,51 7 c 2,78 3,73 ab 0,48 PrFc 89 7,93 bc 0,74 8 c 0,46 3,18 ab 1,08 BcFc 79 6,22 ab 0,41 7 c 0,77 4,01 ab 1,36 CcFc 92 10,13 d 1,05 8 c 0,94 2,89 a 0,62 PcFc 90 4,79 a 0,48 5 ab 0,59 4,43 b 2,12 TrFc 75 4,82 a 3,58 4 a 3,22 2,89 a 0,64 LbFc 78 7,04 bc 0,66 7 c 0,49 2,52 a 0,27 EcFc 92 8,27 bcd 0,89 7 c 0,41 2,81 a 0,45 † Promix® (Pr); Fibra de coco (Fc); Bagazo de caña (Bc); Cachaza de caña (Cc); Pulpa de café (Pc); Turba de río (Tr);

Lombricompost (Lb) y Estiércol de caprino (Ec). DE: Desviación estándar ‡ Letras iguales son estadísticamente iguales según la prueba de separación de medias de Duncan (P ≤ 0,05).



mezclas de compost de bagazo y cachaza de caña con fibra de coco como sustrato para la para la producción de plántulas de tomate cv. Río Grande, bajo condiciones de umbráculo, señalaron que el mejor sustrato para sustituir a la turba fue la mezcla de compost de cachaza de caña de azúcar y fibra de coco molida en relación 2:1.

Las plántulas de PcFc registraron menor

altura, y materia seca, que las de Pr pero presentaron mayor longitud de la raíz al punto que la relación de la materia seca parte aérea/radical fue de 1,60 a pesar que el contenido de N y P fue similar en ambos sustratos. De manera similar en EcFc, el contenido de P y K fue mayor que en Pr, pero las plántulas tuvieron un crecimiento menor.

El lombricompost, se ha señalado como un

material orgánico de utilidad como sustrato (Altamirano y Rentería, 2002; Quesada y Méndez, 2005; Acevedo y Pire, 2007), no obstante, en este trabajo aunque las propiedades físicas fueron mayores que en Pr y se usó una fertilización básica, el crecimiento de las plántulas fue menor que en CcFc y EcFc. Como se mencionó anteriormente, los sustratos con mayor CE fueron CcFc y LbFc, pero en el caso de CcFc, la alta CE pudo deberse al K, que favoreció la altura de la planta, no así en la mezcla de lombricompost.

El mayor contenido de materia fresca tanto de la parte aérea como de la parte radical, se encontró en las plantas producidas en Pr, seguido por las de CcFc, no obstante, en cuanto a la materia seca resultó mayor con CcFc y en segundo lugar con Pr. Con respecto a

los otros tratamientos, la cantidad de materia fresca y seca tanto para la parte aérea como radical fue de mayor a menor con PrFc, TrFc, EcFc, LbFc, BcFc y PcFc (Cuadro 4).

La materia seca de la parte aérea está

relacionada con la calidad y cantidad de las hojas. Esta característica es muy importante porque las hojas constituyen una de las principales fuentes de fotoasimilados (azúcares, aminoácidos, hormonas, etc.). y nutrientes para la adaptación de la planta después del trasplante, donde necesitará de suficientes reservas de fotoasimilados, que servirán como fuente de reserva de agua y nutrientes para las raíces en el primer mes de plantación (Bellote y Silva, 2000).

En el Cuadro 5 se observa que hubo

diferencias significativas entre los tratamientos para la relación materia fresca y seca de la parte aérea/radical. Esta variable fue menor en PrFc, seguido de Pr y BcFc, lo cual significa que en estos sustratos, la materia fresca entre la parte aérea y la radical, fue más cercana que con los tratamientos donde el valor de esta relación fue mayor, por ejemplo con el sustrato LbFc, donde se infiere que la materia de la parte aérea fue mayor que la radical.

En la variable relación de la materia seca de

la parte aérea/radical, el mayor valor se encontró con el sustrato CcFC, seguido de las plantas producidas en Pr y TrFc. El menor promedio se encontró con PcFc. Esta mayor proporción de crecimiento de la parte aérea pudiera reducir la capacidad de recuperación una vez trasplantada de no proporcionársele los nutrimentos y disponibilidad de agua adecuados.

Cuadro 4. Efecto de diferentes sustratos formulados a partir de materiales orgánicos mezclados con fibra de coco sobre el

contenido de materia fresca y seca de la parte aérea y radical de plántulas de pimentón (Capsicum annuum L.) en Coro, estado Falcón, Venezuela.

Tratamientos †

Materia de la parte aérea (g) Materia de la parte radical (g) Fresca DE Seca DE Fresca DE Seca DE

Pr 0,74 e ‡ 0,29 0,17 cde 0,09 0,32 d 0,14 0,10 bc 0,02 PrFc 0,58 cd 0,17 0,21 de 0,10 0,26 cd 0,08 0,10 bc 0,03 BcFc 0,34 b 0,12 0,09 ab 0,05 0,14 b 0,04 0,04 ab 0,02 CcFc 0,71 de 0,15 0,23 e 0,09 0,26 cd 0,11 0,13 c 0,02 PcFc 0,15 a 0,04 0,04 a 0,02 0,05 a 0,02 0,03 a 0,02 TrFc 0,54 c 0,14 0,16 cd 0,06 0,20 bc 0,12 0,09 bc 0,02 LbFc 0,47 bc 0,11 0,13 bc 0,06 0,12 ab 0,02 0,06 ab 0,01 EcFc 0,49 c 0,09 0,13 bc 0,05 0,16 b 0,05 0,07 abc 0,02 † Promix® (Pr); Fibra de coco (Fc); Bagazo de caña (Bc); Cachaza de caña (Cc); Pulpa de café (Pc); Turba de río (Tr);

Lombricompost (Lb) y Estiércol de caprino (Ec). DE: Desviación estándar ‡ Letras iguales son estadísticamente iguales según la prueba de separación de medias de Duncan (P ≤ 0,05).



CONCLUSIONES

Los sustratos formulados a partir de mezclas volumétricas 1:1 de fibra de coco con otros materiales de composición orgánica, presentaron propiedades físicas adecuadas para el cultivo en pequeños contenedores y la mayor parte de ellos fueron similares al sustrato importado más utilizado en la región para la producción de plántulas.

La pulpa de café fue el producto que proporcionó el espacio de poros con aire más alto en las mezclas basadas en fibra de coco. Mientras que el bagazo de caña y el lombricompuesto fueron los que aportaron los mayores valores de capacidad de retener agua de los sustratos. Estos comportamientos definen requerimientos de riego diferentes.

Las mezclas de fibra de coco con bagazo y cachaza de caña, lombricompuesto y estiércol de caprino manifestaron valores de pH superiores al rango adecuado, características que podrían afectar la nutrición de las plántulas de pimentón.

Los porcentajes de germinación más bajos (< 80%) se registraron en los sustratos que contenían turba de río ó lombricompuesto y ello podría ser explicado por el grado de salinidad de los medios.

De acuerdo al manejo realizado en el experimento: el sustrato regional basado en fibra de

coco en mezcla con estiércol caprino compostado permitió obtener un alto porcentaje de emergencia de plántulas de calidad por su relación parte aérea/raíz. Las plántulas de mayor desarrollo se lograron en el sustrato formulado con compost de cachaza de caña, resultado de su elevado contenido de potasio disponible.

Los resultados preliminares muestran que es posible sustituir un sustrato importado por sustratos regionales para producción de plántulas de pimentón cultivadas en bandejas multiceldas.

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Cuadro 5. Efecto de diferentes sustratos formulados a partir

de materiales orgánicos mezclados con fibra de coco sobre la relación materia de la parte aérea/radical (PA/R) (%) de plántulas de pimentón (Capsicum annuum L.) en Coro, estado Falcón, Venezuela.

Tratamientos † (PA/R) fresca DE (PA/R) seca DE Pr 2,39 ab‡ 0,62 5,10 bc 1,91 PrFc 2,24 a 0,27 4,00 ab 2,40 BcFc 2,49 abc 0,67 2,90 ab 2,18 CcFc 3,08 abc 1,01 7,10 c 4,28 PcFc 3,65 bc 2,51 1,60 a 2,01 TrFc 3,64 bc 2,30 4,70 bc 2,26 LbFc 3,81 c 0,62 3,50 ab 3,14 EcFc 3,34 abc 0,70 3,60 ab 1,90 † Promix® (Pr); Fibra de coco (Fc); Bagazo de caña (Bc);

Cachaza de caña (Cc); Pulpa de café (Pc); Turba de río (Tr); Lombricompost (Lb) y Estiércol de caprino (Ec). DE: Desviación estándar

‡ Letras iguales son estadísticamente iguales según la prueba de separación de medias de Duncan (P ≤ 0,05).



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Respuesta del chile habanero (Capsicum chinense L. Jacq) al suministro de abono orgánico en Tabasco, México

Response of habanero pepper (Capsicum chinense L. Jacq) organic fertilizer supply in Tabasco, México

Mauricio LÓPEZ ARCOS1, José Edith POOT MATU2 y Martín Adolfo MIJANGOS CORTEZ2

1 Programa de Posgrado de Horticultura Tropical, Instituto Tecnológico de Conkal; Km 16,3 Carretera Antigua a

Motul, Conkal, Yucatán; C.P. 97345, México; 2División Académica de Ciencias Agropecuarias, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, Carretera Villahermosa-Teapa Km. 25. Tabasco, C.P. 86040, México.

E-mail: [email protected] Autor para correspondencia Recibido: 18/05/2011 Fin de primer arbitraje: 30/01/2012 Primera revisión recibida: 12/03/2012


RESUMEN Los abonos orgánicos mantienen la dinámica del suelo, el desarrollo vegetal y la vida macro y microbiana y representan una alternativa para mejorar el nivel económico de los productores, mejorar el sistema alimentario y contrarrestar el problema de desnutrición en las comunidades rurales. Se evaluó el efecto de cuatro abonos orgánicos sobre el crecimiento de la planta y los rendimientos del fruto fresco. Los tratamientos fueron: composta, lombricomposta, infusión de estiércol y bokashi. En la altura de planta se observó que el tratamiento infusión de estiércol superó al testigo con 202%. Con respeto al diámetro del tallo, se observó en el tratamiento con lombricomposta que las plantas tuvieron 115% mayor diámetro de tallo que las plantas testigo. Los rendimientos de fruto fresco fueron de 17.6 t/ha en el tratamiento con lombricomposta y 16.00 t/ha con la infusión de estiércol, mientras que en los tratamientos con bokashi y composta los rendimientos no rebasaron las 12.8 t/ha. El testigo experimental tuvo un rendimiento de 6.00 t/ha. Estos resultados indican que el uso de los abonos orgánicos representa una alternativa económica, ecológica y sustentable en la producción de chile. Palabras clave: Abonos orgánicos, chile habanero, alternativas, sustentable.

ABSTRACT

Organic fertilizers maintain soil dynamics, plant growth and macro and microbial life, and are an alternative to improve the economic status of farmers, improve the food system and counter the problem of malnutrition in rural communities. The effect of four organic fertilizers on plant growth and yield of fresh fruit was evaluated. The treatments were: compost, vermicompost, manure tea and bokashi you. Plant height was 202% higher in plants treated with manure tea relative to that of control plants. Plant stem diameter was 115% higher in plants treated with vermicompost compared to that of the control plants. Fresh fruit yields were from 17.6 t / ha in plants treated with vermicompost and 16.0 t / in plants treated with manure tea. Fresh fruit yields in pants treated with compost and bokashi were lower than 12.8 t / ha. Control plants showed a fresh fruit yield of 6.00 t / ha. These results show that the use of organic fertilizers is an economical, ecological and sustainable alternative for pepper production. Key words: Organic fertilizers, habanero pepper, alternatives, sustainable.

INTRODUCCION

En el estado de Tabasco la variedad más

importante chile es el habanero (Capsicum chinense L. (Jacq). La superficie cultivada es alrededor de 346 ha, con un rendimiento medio de 5-12 ton/ha (Leon-Najera, 2006; SAGARPA, 2002). No obstante, la producción de chile en esta región bajo condiciones tradicionales suele ser muy costosa y en ocasiones poco rentable (Ruiz, 2007; Orozco, 2008). Son pocos o casi nulos los trabajos enfocados al uso de fertilizantes orgánicos en chile habanero en el estado

de Tabasco. Una de las alternativas es el aprovechamiento integral de los recursos naturales disponibles (estiércol, residuos vegetales) y de bajo costo para la producción. Su uso permite obtener mayores rendimientos de los cultivos, protegiendo el suelo sin contaminarlo, y haciendo más segura su manipulación (Leon-Najera, 2006; Lok, 1998; Nieto-Garibay, 2002).

El uso de abonos químicos en la fertilización

de cultivos actualmente está propiciando que el suelo sufra de un agotamiento acelerado de materia

mailto:[email protected]

López Arcos et al. Respuesta del chile habanero (Capsicum chinense) al suministro de abono orgánico en Tabasco, México


orgánica y de un desbalance nutrimental, y que al transcurrir el tiempo pierda su fertilidad y capacidad productiva. Además, el uso inadecuado de fertilizantes químicos o el abuso de ellos, conduce al surgimiento de problemas del medio ecológico y al deterioro de otros recursos naturales (García y Monje, 1995). La aplicación de agroquímicos en la agricultura moderna ha provocado la degradación de recursos naturales y la erosión tecnológica de los sistemas tradicionales de producción, poniendo en riesgo la productividad sustentable de los agroecosistemas (Poot, 2004).

Los abonos orgánicos son de gran

importancia en la fertilización del suelo, esto dependiendo de la naturaleza del abono, características del suelo, tipo de cultivo, periodicidad de la aplicación y cantidad aplicada del abono. Los abonos orgánicos proporcionan nutrientes, corrigen deficiencias porque contienen nutrientes de lenta liberación y mejoran las condiciones físico-químicas y biológicas del suelo, así ayudan al desarrollo y crecimiento de las plantas (Astier, 2005; Peña et al. 2002).

Los abonos orgánicos además de aportar nutrimentos a las plantas mejoran las propiedades biológicas del suelo, producen sustancias y aglutinamientos microbianos que ayudan a mejorar la estructura del suelo, contribuyen a la estabilidad de los agregados, mejoran la porosidad del suelo, mejoran la adsorción e intercambio de iones, liberan nutrientes a través de la mineralización, mejoran la capacidad amortiguadora del suelo frente a cambios en el pH, permiten la formación de complejos, quelatos y proporcionan energía para la micro biota y la micro fauna del suelo (Astier 2005; Peña et al. 2002).

El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el uso de diferentes abonos orgánicos en la producción de chile habanero (Capsicum chinense L. Jacq), con el propósito de mejorar el rendimiento y contribuir a la reducción de costos de producción.


Ubicación El experimento se realizó durante un ciclo

primavera verano 2008 en el campo agrícola de la División Académica de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, a una

altura de 19.8 msnm, en un suelo de textura franco arcilloso. El clima del sitio de estudio es Af (m) w (i), es decir clima cálido, húmedo, con precipitación media anual de 2 123 mm, el período más lluvioso abarca de mayo a noviembre, en verano donde la temperatura media anual oscila entre los 25 a 28 °C. Los tratamientos fueron los siguientes: T1 - bokashi. T2 - composta. T3 - infusión de estiércol. T4 - lombricomposta. T0 - testigo experimental. Preparación de los abonos

Los abonos orgánicos (T1 - bokashi. T2 -

composta. T3 - infusión de estiércol. T4 - lombricomposta) fueron preparados en el campo agrícola de la División Académica de Ciencias Agropecuarias.

Los materiales que se utilizaron para la elaboración del bokashi fueron los siguientes: 57 kg de aserrín (Base Seca), 114 kg de estiércol de bovino (BS), 57 kg de tierra negra, 2 kg de azúcar, 250 mg de levadura (Sacharomyces cerevisiae), 5 kg de ceniza y agua. Se realizó una mezcla homogénea humedeciendo con agua hasta alcanzar humedad adecuada, la cual se midió con la prueba del puño de la mezcla mediante la formación de terrones que se desmoronaban al tocarlos. La mezcla se cubrió con plástico (nailon) negro y se volteó una vez al día. El proceso de elaboración terminó cuando el bokashi olía a humus; después de este punto no se humedeció más la mezcla. El bokashi terminó su fermentación en 20 días; cuando estuvo listo obtuvo un color gris claro y se volvió polvoso (Moreno y Moral, 2008).

Las materias primas para la elaboración de la

composta fueron: materiales fibrosos, para lo cual se usó material vegetal de pasto Taiwán, Egipto y malezas de hojas anchas trituradas, 50 kg en base seca (BS). Materiales nitrogenados, en este caso se utilizó estiércol bovino, 30 kg (BS). Tierra negra de la parte superficial del suelo para agregar microorganismos que aceleran y mejoran el proceso, 20 kg (BS). Cal agrícola, 5 kg. Agua, 75 litros. Se realizó una mezcla por capas de todos estos ingredientes, la primera capa estuvo formada de material vegetal de 25 cm, la segunda capa fue de estiércol de 5 cm, la tercera capa de suelo de 20 cm, en la tercera capa se espolvoreó cal y se agregó agua; se continuo así, hasta alcanzar una altura de 1.5 m. La composta se movió cada semana para que se ventilara y se agregó agua conforme se requirió. La composta se cubrió para evitar la pérdida de nutrientes con la lluvia, al



finalizar la composta se usó al tercer mes después de su preparación (Moreno y Moral, 2008).

La preparación de la infusión de estiércol se

elaboró con los siguientes materiales: 50 kg de estiércol de bovino (BS), 2 kg de material fresco de hojas de cocoite (Gliricidia sepium), 2 kg de material fresco de plantas de cempasúchil (Tagetes sp.), 2 kg de material fresco de plantas de albahaca (Ocimum bacilicum). Se mezcló el estiércol, las hojas de cocoite, las plantas de cempasúchil, más las plantas de albahaca y se colocaron en un costal; posteriormente, se ató el costal con una cuerda dejando una de sus puntas de 1.5 m de largo; seguidamente se sumergió el costal con el estiércol en un tanque con capacidad de 200 litros de agua, se tapó herméticamente y se dejó fermentar durante 15-20 días. Posteriormente, se sacó el costal y el contenido de la infusión se envasó en recipientes de 5 litros para su utilización (Moreno y Moral, 2008).

La lombricomposta se elaboró mediante la

descomposición de la materia orgánica realizada por la lombriz roja californiana (Eisenia phoetidae). Se usaron dos camas de concreto: una cama para descomponer el material para las lombrices (aproximadamente unos 30 a 60 días de precomposteo) y otra cama para la reproducción. Las camas se cubrieron del sol y de la lluvia. Las dimensiones de las camas fueron de 1 m de ancho por 2 m de largo y 0.50 m de alto, para manejar entre 25 y 30 kg de lombriz. La alimentación se realizó cada tres días. Se mantuvo una humedad constante y se aplicó el material picado lo más fino posible (residuos de vegetales y estiércol vacuno), para facilitar su consumo por la lombriz (Moreno y Moral, 2008). Dosis de aplicación de los abonos

Los abonos orgánicos sólidos se aplicaron cada 20 días en dosis de 200 g/planta. El abono liquido (la infusión de estiércol) se aplicó una vez por semana en dosis de 3 litro/bomba de 20 litro (relación 3:5) y el testigo experimental fue sin aplicación de ningún tipo de fertilizante. Los dosis que se utilizaron fue por medio de la consulta de literatura (Rodríguez et al. 2007; Barreto 2007) y por experiencia personal de los autores. Preparación del terreno

Para la siembra en el campo el terreno se preparó con tres pases de rastra. Los surcos fueron

trazados seis días después en contra de la pendiente. La variedad de chile habanero fue Longoria y el trasplante se realizó cuando las plántulas alcanzaron los 15 cm de altura, (50 días después de la siembra de la semilla), la siembra fue a una distancia de 0.60 m entre plantas y de 0.90 m entre surcos (Prado, 2006) y cada unidad experimental comprendió 250 plantas en donde se muestrearon los 4 surcos centrales. Al mismo día del trasplante se fertilizó con la cada parcela con sus respectivos abonos y luego se realizó el aporqué que consistió esta labor en llevar tierra al tallo y remover el suelo en la zona de las futuras raíces, donde el aporque rompió la competencia entre el cultivo y las malezas, además efectuaron desmalezados manuales durante el ciclo del cultivo. Análisis estadístico

El diseño experimental fue de bloques completos al azar, con cinco tratamientos y cuatro repeticiones. Los tratamientos se establecieron en parcelas de 10 x 15 metros Las variables evaluadas fueron rendimiento en kilogramos por planta, altura de la plata, diámetro del tallo y días a floración. Los resultados fueron sometidos a un análisis de varianza y comparación de medias de Duncan ∝ < 0.05.

RESULTADOS Y DISCUSION Altura de planta (cm)

Se observó diferencias significativas entre los tratamientos para la variable altura de planta. Las plantas tratadas con la infusión de estiércol (T3) alcanzaron la mayor altura 52 cm, superando al resto de los demás tratamientos (Figura 1). El tratamiento

Figura 1. Efecto de abonos orgánicos en la altura de la planta de chile habanero 90 días después del trasplante. Letras diferentes indican diferencias significativas entre medias, Duncan, α = 0.05. Las barras denotan las desviaciones estándar.



que alcanzó la menor altura fue el testigo experimental de 17 cm.

Con la incorporación de lombricomposta tiene un efecto positivo en la altura de la planta. Huerres y Caraballo, (1991) señalan que la aplicación de la infusión de estiércol y composta tienen un efecto positivo, los abonos orgánicos como la composta y la infusión de estiércol que con un mayor contenido de Nitrógeno favorecen el crecimiento, dado el papel que juega el mismo en un gran número de compuestos orgánicos de importancia para las plantas. Investigaciones realizadas por Gómez et al. (2008) con aplicaciones de abonos orgánicos (composta) se incrementó en 48% en la altura de la planta. Nieto- Garibay et al., (2002) reporta que con el uso de 50 t·ha-1 de composta, el cultivo de chile habanero alcanza una mayor altura (73.2 cm) de las plantas. Diámetro del tallo (cm)

El análisis de variancia mostró diferencias significativas para el diámetro del tallo. Los tallos con mayor diámetro se observaron en el tratamiento de lombricomposta (T4) con 0.859 cm, superando a los demás tratamientos, infusión de estiércol (T3), bokashi (T1) y composta (T2) con respecto al testigo experimental (T0), (Figura 2).

Estos resultados concuerdan con los reportados por Uribe et al. (2009) quienes afirman que la aplicación de lombricomposta tiene un efecto positivo sobre el crecimiento del tallo en plantas de chile morrón (Capsicum annuum L.), mientras Sánchez y Ramírez (2009) sugieren que con la incorporación de lombricomposta en el cultivo de chile jalapeño (Capsicum annuum L.) se tiene un incremento en el engrosamiento del tallo.

Inicio a la floración Para los días a la floración no se encontraron

diferencias entre los tratamientos; sin embargo, cabe destacar que la floración inicia entre los 40-50 días después del trasplante. En el tratamiento con aplicación de lombricomposta se observaron plantas que iniciaron su floración a partir de los 35 días, mientras que en el testigo se encontraron plantas con inicio de floración después de los 55 días después del trasplante. Aunque no se encontraron diferencias con respecto a los días de floración en este trabajo, la importancia que tiene la aplicación de lombricomposta y otros abonos orgánicos (bokashi, composta, infusión de estiércol) en los inicios de floración en las hortalizas, radica en que puede presentarse precocidad en la producción y beneficiar al productor sobre todo para calendarizar las cosechas, que en algunos casos implica un mayor precio en el mercado. Rendimiento de frutos (kg/planta).

Se observó diferencias significativas entre los

tratamientos para el rendimiento de fruto fresco de chile habanero, las plantas tratadas con lombricomposta (T4) y la infusión de estiércol (T3), obtuvieron rendimiento de 949 g/planta y 863 g/planta respectivamente. Las plantas tratadas con composta, bokashi y el testigo experimental obtuvieron rendimientos de 687, 679 y 325 g/planta (Figura 3).

La utilización de abonos orgánicos en

cultivos de chile habanero tiene un efecto positivo y significativo, pues la disponibilidad de los nutrientes se encuentran en el suelo cuando las plantas lo

Figura 2. Efecto de abonos orgánicos en diámetro del tallo de la planta de chile habanero 90 días después del trasplante. Letras diferentes indican diferencias significativas entre medias, Duncan, α = 0.05. Las barras denotan dos desviaciones estándar.

Figura. 3. Efecto de abonos orgánicos en el peso de fruto fresco por planta. Letras diferentes indican diferencias significativas entre medias, Duncan, α = 0.05. Las barras denotan desviaciones estándar.



requieren ya que su liberación es de forma lenta y paulatina, mientras que los fertilizantes sintéticos, cada vez se requieren de mayores cantidades de fertilizantes químicos para la producción, lo que lleva a la degradación de los ecosistemas.

Gómez et al. (2008) menciona que con la aplicación de abonos orgánicos al suelo influyó de forma directa en el incremento de los rendimientos en rábano y fríjol. Estos resultados coinciden con los obtenidos por otros autores en condiciones tropicales, en diferentes cultivos donde se aplicaron abonos orgánicos. Valdrighi et al. (1996) mejoraron significativamente la biomasa del cultivo de Chicorium intybus L. y el contenido de bacterias nitrificadoras del suelo. Trabajos realizado por Autores como Flores y Ferrera-Cerrato (1995) mencionan que la aplicación de lombricomposta en el cultivo del tomate de cáscara se obtienen rendimientos de 7.95 y 11.99 t ha-1.Por otra parte Raviv et al., (2005) y Sanders et al., (2006) mencionan que los nutrimentos de origen orgánico cubren los requerimientos parciales del tomate. Nieto-Garibay (2002) obtuvieron un mayor incrementos del rendimiento del chile (Capsicum chínense Jacq.) al aplicar 25 t ha1 de abono orgánico.

De acuerdo con Golueke (1989), los abonos

orgánicos además de aportar nutrimentos a las plantas mejoran las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, incrementando la producción unitaria de chile, mejorando la calidad del fruto. Por su parte, Eghball (2000) y Aram y Rangarajan (2005) mencionan que en los abonos orgánicos, del 70 al 80% de fosforo y del 80 al 90% de potasio, esta indisponibles en el primer año.

CONCLUSIONES

Los fertilizantes orgánicos ejercen un efecto positivo sobre la altura y diámetro del tallo de la planta de chile habanero ya que obtuvieron mejores resultados que las plantas testigo.

Se observó un efecto positivo de la aplicación

de los abonos orgánicos en la producción de chile habanero, donde los mejores rendimientos de fruto fresco de chile habanero se obtuvo con la aplicación de lombricomposta.

La aplicación de abonos orgánicos en la

producción de chile habanero representa una alternativa ecológica, económica y sustentable para el

pequeño productor, además de la nula utilización de insumos químicos para el manejo fitosanitario del cultivo.

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Coherencia interpartículas de un suelo agrícola franco arenoso de sabana. Monagas, Venezuela

Agricultural savanna sandy loam soil inter-particle coherence. Monagas State, Venezuela

Américo José HOSSNE GARCÍA, Gerson Enrique PAREDES BARRIOS, Rodolfo Rafael CARVAJAL POREZA, Ernesto José SANTAELLA BARRETO y José Pablo MALAVER

AGUIAR

Escuela de Ingeniería Agronómica, Núcleo de Monagas, Universidad de Oriente, Maturín. Apartado Postal 414, Monagas, Venezuela 6201-A. E-mails: [email protected] y [email protected]

Autor para correspondencia


RESUMEN

La cohesión y el ángulo de fricción interna son de interés agrícolas en los aspectos del crecimiento radical, tenacidad del suelo, diseño de implementos, sistemas tractivos en la interfaz suelo/tracción, erodibilidad, elasticidad, deformación, infiltración, capacidad de campo, diseño de las fuentes de potencia y equipos autopropulsados. Se ha conjeturado que los suelos francos arenosos por no poseer arcillas expansibles carecen de cohesión. El objetivo consistió en valorar la coherencia interpartículas del suelo y sus relaciones con el ángulo de fricción interna, la densidad seca, la tensión normal, la humedad, la profundidad y su efecto en la resistencia del suelo. Los ensayos triaxiales se utilizaron para determinar los parámetros físicos y terramecánicos; y la regresión lineal y el análisis para el mejor subconjunto para interpretar la variancia entre los parámetros. Entre los resultados se obtuvo un valor máximo de la fuerza de coherencia interpartículas de 98,05 kPa con tensión normal de 835,58 kPa, un ángulo de fricción de 31,77° y humedad de 6,12%; y de 68,31 kPa para un ángulo de fricción de 33,31°, una densidad seca de 1640 kg·m-3 y humedad de 6,04%. Se concluyó que la humedad fue la que más influyó, en forma inversa y exponencial, sobre la cohesión y la tensión cortante. En el estado friable se podría producir un rango de atracción interpartículas entre 33,88 kPa y 19,96 kPa, adecuado para la labranza y el desarrollo radical. La compactación influyó y la fricción interna no intervino sobre la atracción interpartículas. El efecto de la cohesión aparente sobre la resistencia del suelo objeto de estudio secundó al ángulo de fricción interna y cual resultó ser el más influyente parámetro de resistencia en la ecuación de resistencia al corte de Coulomb. Palabras Clave: Tensión cortante, tensión normal, cohesión, densidad, ángulo de fricción, profundidad, humedad.

ABSTRACT Cohesion and angle of internal friction are of agricultural interest aspects for root growth, soil tenacity, design tools, systems on the soil tractive/traction, erodibility, elasticity, deformation, infiltration, field capacity, design sources of power and self-propelled equipment. It has been conjectured that sandy loam soils have not expandable clays which lacks cohesion. The objective was to assess the soil inter-particle coherence and its relationship with the angle of internal friction, dry density, the normal stress, soil moisture, depth and its effect on the studied soil resistivity. The Triaxial tests were used to measure the physical and terramechanic parameters, and linear regression and statistical analysis for the best subset to interpret the variance between parameters. Among the results yielded a maximum value of the strength of inter-particle coherence or apparent cohesion of 98.05 kPa with a normal stress of 835.58 kPa, an internal friction angle of 31.77 ° and a humidity of 6.12% and 68.31 kPa for an internal friction angle of 33.31 °, a dry density of 1640 kg•m-3 and a humidity of 6.04%. It was concluded that soil moisture was the most influential, inverse exponential relation, on soil cohesion and soil shear stress. In the friable state could produce a range of interparticle attraction between 33.88 and 19.96 kPa suitable for tillage and root development. Compaction had effect on the inter-particle attraction and internal friction did not intervene. The effect of soil cohesion on soil strength seconded to the angle of internal friction, a component of the equation of Coulomb shear strength, was the most influential parameter of resistance. Key word: Shear stress, normal stress, cohesion, density, friction angle, depth, water content

Hossne García et al. Coherencia interpartículas de un suelo agrícola franco arenoso de sabana. Monagas, Venezuela


INTRODUCCIÓN

Se ha estimado que los suelos agrícolas franco arenosos carecen de cohesión ya que se estima que la cohesión es una propiedad de las arcillas de los tipos expansibles poco o muy poco existentes en los suelos franco arenosos, a excepción de la existente arcilla caolinita considerada inexpansible. Los límites de Atterberg dan información sobre el estado de consistencia o coherencia de las partículas de un suelo. El parámetro que regula el estado de coherencia de un suelo es el contenido de humedad y a medida que ésta disminuye, el suelo puede pasar por los estados líquido, plástico, semisólido y sólido, estableciéndose entre ellos los límites líquido, plástico y de contracción-expansión (Márquez, 2006). Se han logrado avances en las últimas décadas en la comprensión cuantitativa del mecanismo de capilaridad en medios granulares no saturados.

La atracción capilar puede existir en cualquier

suelo insaturado y su magnitud es en general, inversamente proporcional al tamaño de las partículas y al grado de saturación (Orr et al. 1975; Dobbs y Yeomans 1982). Los suelos arcillosos exhiben mayor atracción interpartículas que los suelos arenosos producto de las partículas laminares que causan mayores efectos cohesivos que las esféricas. Cuando el contenido de agua falta entre las partícula, se desorientan y al aumentar se orientan. Shubert (1984) reportó que la diferencia de comportamiento entre arena seca y húmeda se atribuye a la presencia de puentes líquidos que dan lugar a fuerzas capilares que actúan entre las partículas sólidas en las arenas húmedas. Estas fuerzas pueden ser mil veces el peso de un grano de arena. La relación entre la fuerza atractiva entre partículas con el peso de las partículas, sirve para dividir los materiales granulares en dos grandes grupos: materiales cohesivos e incohesivos (Castellano, 2005). La fuerza entre partículas depende del radio local de curvatura en contacto, y disminuye al disminuir el radio de aspereza local, se deduce que el flujo de partículas finas de forma irregular es mejor que las partículas redondas (Massimilla y Donsi, 1976). Si las fuerzas entre partículas se mantienen constantes (mismo material y aspereza), un aumento en el tamaño de las partículas disminuye la cohesión (Castellano, 2005).

En la ingeniería geotécnica, aunque la

magnitud de la tensión de tracción es por lo general menos de varios cientos de kilopascales, desempeña un papel importante en la magnitud de la cohesión

aparente que afecta en gran medida la capacidad de carga y estabilidad del suelo (Inglés, 1962; Lu y Likos, 2004; Griffiths y Lu, 2005; Heath et al, 2004). Al respecto, Dudley (1970) señaló la existencia de una humedad, para cada suelo, en la que el colapso producido al aumentar el grado de saturación es máximo. Este fenómeno puede estar relacionado con la fuerza intergranular máxima que se genera al variar la humedad (Aitchison y Donald, 1956; Vargas, 1973; Maswoswe, 1985 y Delgado, 1986).

La atracción en, o cerca de los contactos de

partículas de suelo pueden ser debido a: 1. Atracción de van der Waals, 2. Repulsión eléctrica de doble capa, 3. La atracción de los contactos cercanos cara-a-punta por la cementación, 4. Cementación debido a la precipitación del soluto o química en los contactos, 5. Atracción capilar debido a la existencia de puentes de agua u organismos entre las partículas, 6 Magnética, 7. La tensión capilar debido a la presión negativa de los poros y 8. La tensión capilar debido a la tensión superficial del agua. En relación a estos mecanismos tractivos se considera que los suelos saturados e insaturados poseen, por ejemplo, los componentes 1, 2, 3 y 6 sobre todo para los suelos finos o arcillosos; y suelos saturados de partícula de naturaleza interfacial los componentes 7 y 8 (Lu y Likos, 2006; Verwey y Overbeek, 1948; Schubert, 1975; Van Olphen, 1991; Fisher, 1926; Dallavalle, 1943; Santamarina et al., 2001, Lu y Likos 2004; Schubert, 1982; Heibrock et al. 2003; Lu y Likos, 2004). Muchos estudios que relacionan el rendimiento de los cultivos, el crecimiento radical y el desarrollo vegetativo con la densidad aparente, o con la resistencia del suelo al penetrómetro; lo hacen sin contemplar la humedad edáfica. La densidad aparente seca, una forma de medir el estado de compresibilidad, se basa en la reducción de los poros aeríferos, considerados por Wiersum (1962) y Fisher (1964) como poros de 3 mm.

Se ha demostrado experimentalmente que la

atracción molecular entre partículas es insignificante a una distancia de 10-5 mm. Phillips y Young, (1973) encontraron que para suelos arcillosos un cambio de humedad de 23,5% a 21,3% produjo una cohesión de 9,6 kPa y 17,7 kPa. Daguar (1976) para determinar la cohesión aparente del suelo objeto de estudio utilizó un cilindro torsional ín situ y el método de corte horizontal o directo, encontrando un valor de 54,89 kPa con el cilindro torsional y de 2,46 kPa con la prueba directa, no especificó el contenido de humedad pero hizo hincapié en su influencia inversa



para la cohesión. Battika (1985) determinó para el suelo objeto de estudio una cohesión aparente de 37,73 kPa a 10,5% de humedad con el cilindro torsional in situ y 15,55 kPa para una humedad 10,08% con el uso del aparato de corte horizontal. Los suelos agrícolas franco arenosos de sabana muestran diferentes comportamientos de tenacidad y, por lo tanto, es necesario esclarecer como influyen los parámetros de resistencia, cohesión y fricción interna, en estos suelos.

El objetivo general consistió en investigar el

proceso resistente de los suelos agrícolas en función de la coherencia interpartículas involucrando algunos parámetros físicos mecánicos y la influencia de la humedad. El objetivo específico consistió en evaluar la cohesión aparente (C) y su relación con el ángulo de fricción interna (φ), la densidad seca (ρS), la tensión normal (σ), la profundidad (Pro), la humedad (w) y su efecto sobre la resistencia del suelo (τ), de un suelo franco arenoso de sabana.


El estudio se realizó en las sabanas franco arenosas de Jusepín, estado Monagas en Venezuela, situada a una altura de 147 msnm y coordenadas geográficas de 9° 41´ 33´´ latitud Norte y 63º 23’ de

longitud Oeste; con una precipitación anual de 1127 mm y una temperatura media anual de 27,5 ºC. Bajo una vegetación típica de sabana: Chaparro (Curatella americana (Dilleniaceae), merey (Anacardium occidentale), paja peluda (Trachypogon y Axonopas sp), manteco (Byrsonima crassifolia Malpighiaceae), mastranto (Hyptis suaveolens Lamiaceae), gramineous, ciperaceas y otras.

El área del suelo seleccionado pertenece a las

condiciones de un Ultisol y al subgrupo de los Oxic Paleustults familia de temperatura Isohipertérmico. Estos suelos son utilizados, con labores de encalado y fertilización, en la explotación de muchos rubros como: maíz, sorgo y pastizales. Los Cuadros 1 y 2 muestran las características físicas y químicas del suelo objeto de estudio. El tamaño de las partículas se encuentra en el rango establecido por Rucks et al., (2004) y CIVIL2121 (2012).

En la Figura 1 se observa la mayor representatividad de arenas del suelo objeto de estudio en especial las arenas finas. Las líneas de tendencia muestran que los componentes varían muy poco para las diferentes profundidades a partir de las arenas muy finas hacia la derecha y que la mayor cantidad de componentes de menor diámetro se encuentra a la profundidad entre 45 y 60 cm.

Cuadro 1. Componentes físicos en porcentajes y diámetro promedio en mm de las partículas de un suelo de sabana del

Estado Monagas, Venezuela.

Componentes Edáficos (%)

Profundidad (cm) Arena muy gruesa

Arena gruesa

Arena media

Arena fina

Arena muy fina Limo Arcilla

Caolinita Materia

Orgánica 0 – 15 (A) 0,22 2,91 12,18 39,13 13,93 19,43 12,2 0,38 15 – 30 (B) 0,52 2,23 11,07 41,09 10,51 18,38 16,2 0,27 30 – 45 (C) 0,30 2,46 10,30 34,56 12,58 21,6 18,2 0,20 45 – 60 (D) 0,33 2,64 10,84 30,69 14,63 20,67 20,2 0,13 Diámetro (mm) 1,41 0,72 0,37 0,151 0,07 0,053 0,024 Cuadro 2. Perfil químico de un suelo de sabana del Estado Monagas, Venezuela.

Prof

pH en

pasta H2O

pH en pasta

KCL

Materia Orgánica P Cationes cambiables

(cmolc.kg-1 de suelo) C.I.C.

(cmolc.kg-1 de suelo)

SB (%)

SA (%) C4

orgánico N2

(cm) (%) (%) (ppm) Ca Mg Na K AL+3 H+ 0 - 15 4,70 3,90 0,38 0,04 1,85 0,79 0,31 0,10 0,04 0,68 0,55 2,47 50,20 49,80 15 - 30 4,70 3,90 0,27 0,03 1,23 0,40 0,37 0,04 0,03 0,84 0,68 2,36 35,59 64,41 30 - 45 4,70 3,90 0,20 0,02 1,23 0,51 0,24 0,02 0,03 0,96 0,71 2,47 32,39 67,61 45 - 60 4,80 3,90 0,13 0,01 1,23 0,28 0,24 0,02 0,03 0,96 0,76 2,29 24,89 75,11 Prof: Profundidad (cm); P: Fósforo soluble en ácido cítrico; C.I.C.: Capacidad de intercambio catiónico (m.e.q. por 100 de suelo; SB: Saturación de bases y SA; Saturación de acidez.



El muestreo se basó en el trabajo realizado por Espinoza (1970), donde se practicó una estratificación de los suelos presentes, en el cual el estrato que corresponde a la Unidad Maturín está clasificado como Unidad II con textura superficial franco arenosa, comprendida en una superficie aproximada de 55 ha. Se perforaron 20 calicatas para la recolección de las muestras y se conformó como una muestra compuesta. La recolección de las muestras y ubicación de los pozos se realizó apoyado en el método de muestreo aleatorio simple. En cada uno de las áreas se realizó un muestreo del horizonte comprendido entre 0,00-0,30 m y 0.30-0.60 m, tomando muestras al azar del mismo. Se utilizó la regresión lineal y el análisis para el mejor subconjunto para interpretar la variancia entre los parámetros.

En la preparación de los especímenes de suelo para la compresión confinada con drenaje en el triaxial, la muestra se secó al aire y luego se desmenuzó para eliminar los terrones. Se pasó por un tamiz de 4,69 mm y se volvió a desmenuzar. Al suelo estudiado para los estratos 0,00-0,30 m y 0,30-0,60 m. se utilizaron 4 presiones de cámara (60, 120, 180, 240 kPa) y once (11) niveles bases de humedad (5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15), con tres repeticiones para formar un sub-total de 132 unidades experimentales. Las unidades experimentales se representaron por los especímenes ensayados en la cámara de compresión triaxial. Para el humedecimiento de las muestras se tomó una porción de 4 kg de suelo tamizado y secado al aire. Los niveles de humedad se lograron aplicando volúmenes de agua en forma creciente usando la siguiente relación: VW = Ms *%w /100. Las muestras se mezclaron por un tiempo mayor de 8 minutos, utilizando una espátula para romper los terrones

formados por el agua, fueron colocados en bolsas de 2 kg, cerrada herméticamente y dejadas reposar por 12 horas en una caja de anime etiquetada con el nivel de humedad correspondiente; luego, a las 12 horas se tomó una porción de 40 g para calcular un estimado del contenido de humedad, las bolsas fueron cerradas y guardadas nuevamente en la misma caja de anime por 12 horas más para que se uniformizara la humedad. Una vez transcurrido 24 h; se utilizó el equipo de compactación Mini Hardware para confeccionar los especímenes, los cuales tuvieron una altura y diámetro inicial iguales a las del cilindro moldeador. La densidad seca de los especímenes se estableció con la siguiente relación: MS = ρS * V * (1 +%w).

Para el montaje de los especímenes en la cámara triaxial se procedió a instalarlo en la base de la cámara triaxial, colocándole una placa porosa en la parte superior. Con el expansor de membrana se ensanchó la funda de hule y se recubrió tanto el espécimen de suelo como la placa porosa. Luego se colocaron las bandas de hule, para evitar el humedecimiento del espécimen. Se verificó la centralidad de la probeta y se instaló el cilindro de lucita, que forma la cámara triaxial, sobre el empaque de la base de bronce de la cámara, colocándose la tapa teniendo la precaución de levantar el vástago para no tocar el espécimen. La cámara se cerró herméticamente, procurando que las dos bases quedaran paralelas y pudiese coincidir el centro del balero que esta alojado en el cabezal con la espiga del vástago que transmite la carga axial o esfuerzo desviador (σ). Una vez dada la presión de confinamiento, se pusieron en cero los deformímetros y se encendió la máquina. Las lecturas de los deformímetros tanto el lineal como el de carga se anotaron cada 10 divisiones del deformímetro lineal. La velocidad del ensayo estaba calibrada para el tipo de prueba. Cuando se presentaron fallas por deformación plástica las lecturas se tomaron hasta un 20% de la deformación lineal, o cuando las lecturas del deformímetro de carga se repetían más de 4 veces. Se procedió a desmontar el espécimen pero antes se leyó nuevamente la presión lateral, luego se desalojó el agua y se procedió a desarmar la cámara. Se desligó el espécimen de las bases, se le quitó la funda y se colocó en una tara para determinarle la masa húmeda más la masa de la tara. Después de esto se llevo a la estufa y con la masa de suelo seco más la masa de la tara se le determinó el contenido de humedad y la densidad aparente seca con el cual fue ensayado.

muy gruesamediafinacaolinita gruesamuy finalimo05

101520253035404550

1.410.720.370,0000.070,0000,000

Com

pone

nete

s ed

áfic

os %

Tamaño de las partículas mm

BAC

D

D C BA

Figura 1. Contenido de arcilla, limo, arena muy fina, arena

fina, arena media, arena gruesa y arena muy gruesa respectivamente versus el tamaño de las partículas, en los cuatro horizontes estudiados. Las tendencias del tamaño de las partículas versus profundidad (exhibida con los colores) son: (A) de 0-15 cm, (B) de 15 a 30 cm, (C) de 30 a 45 cm y (D) de 45 a 60 cm.



Se registraron los datos de las lecturas del deformímetro lineal en x 10-3 pulgadas y los datos de las lecturas del deformímetro de carga en x 10-4 pulgadas. Los datos fueron anotados en su mayoría en la siguiente progresión aritmética de la lectura del deformímetro lineal en x 10-3 pulgadas; cada 10, 20, 30 y 50 divisiones. La tercera columna del deformímetro de carga en kN, se obtuvo multiplicando la lectura del deformímetro de carga en x 10-4 pulgadas por la constante del anillo de carga en kN/10-4 pulgadas. La cuarta columna de la deformación lineal, se obtuvo transformando la lectura del deformímetro lineal en mm. La quinta columna de la deformación unitaria en%, se obtuvo con la siguiente fórmula: ε = ∆L * 100/L0, donde ∆L fue la deformación lineal del espécimen ensayado y L0 su longitud inicial antes del ensayo. La sexta columna del factor de corrección, se obtuvo restando a la unidad la deformación unitaria en fracción decimal. La séptima columna del área corregida, se obtuvo dividiendo el área inicial del espécimen ensayado entre el factor de corrección, tal como lo muestra la siguiente fórmula: Área corregida = Área inicial / Factor de Corrección, Esfuerzo desviador (σ) = Carga en kN/Área corregida en m2, y σ1 = σ3 + σ (σ1 esfuerzo efectivo; σ3 esfuerzo de confinamiento o de cámara; σ esfuerzo desviador). Los Algoritmos 1 y 2, mostrados a continuación, fueron empleados en el manejo de la gran información almacenadas en Excel para el cálculo de la cohesión.

Algoritmo en Excel utilizado en el horizonte de 300 mm, en donde B17 representa el intercepto (A) y B18 el coeficiente (B), para el cálculo de la cohesión aparente (C) y el ángulo de fricción interna (φ) (Hossne, 2008c):

Algoritmo en Excel utilizado en el horizonte

de 600 mm, en donde B17 = A representa el intercepto y B18 = B el coeficiente), para el cálculo de la cohesión aparente (C) y el ángulo de fricción interna (φ) (Hossne, 2008c):

La expresión matemática que relaciona la presión principal (σ1) (igual a la presión principal de cámara (σ3) más la carga del pistón o esfuerzo desviador, la cohesión (C) y el ángulo de fricción interna (φ), está dada por (Crespo, 2007):

Se estableció la comparación con la ecuación

general de la línea recta Y = A + B*X, obteniéndose (Hossne, 2008c):

Con la aplicación de regresión lineal para los

valores de (σ1) y (σ3) con los Algoritmos 1 y 2, y las Ecuaciones 3 y 4, se obtuvo C y el coeficiente de regresión r, para cada análisis, en donde N representó el número de datos. Se evaluó la resistencia del suelo objeto de estudio calculando la tensión cortante (τ) en función de C, φ y w.

Intercepto '[Final]Hossne(30)5.69'!$B$17 coeficiente '[Final]Hossne(30)5.69'!$B$18 C '[Final]Hossne(30)5.69'!$B$17/(2*RAIZ('[Final]Hossne(30)5.69'!$B$18)) φ ((ASENO(('[Final]Hossne(30)5.69'!B18-1)/('[Final]Hossne(30)5.69'!B18+1)))/PI())*180 r2 '[Final]Hossne(30)5.69'!B6 (1)

Intercepto [Final]Hossne(60)5.69'!$B$17 coeficiente [Final]Hossne(60)5.69'!$B$18 C [Final]Hossne(60)5.69'!$B$17/(2*RAIZ('[Final]Hossne(60)5.69'!$B$18)) φ ((ASENO(('[Final]Hossne(60)5.69'!B18-1)/('[Final]Hossne(60)5.69'!B18+1)))/PI())*180 r2 [Final]Hossne(60)5.69'!B6 (2)

(3) )(*2

)cot(*2

3131 φσσφσσ senC

+

+=+

(4)

)(*)*(

*2

/))(

*(

23

23

3121

23

23

313131

∑∑∑ ∑∑

∑ ∑∑∑ ∑∑∑

−−

−−

−=

σσσσσσ

σσσσσσ

σσ

NN

NN

N

C

( )( ) ( )(5)

)()(**)(*

*)*(*2

12

12

32

3

3131

∑ ∑∑∑∑∑∑

−−

−=

σσσσ

σσσσ

NN

Nr




Se analizaron estadísticamente 132 datos. Para la función C = f(w, σ, φ, Pro) con una significancia total P de 0,000 para la constante y variables independientes, un r2 de 0,964 y una correlación de Pearson con significancia de 0,05* y 0,01** fue de: (-0,953**: 0,905**: 0,680**: -0,218*) para cada término en el orden de influencia y de la función; se produjo la ecuación C = - 1,005*w + 0,062*σ - 0,322*φ - 0,034*Pro + 14,946. El análisis de correlación lineal provocó signos diferentes a los derivados al realizarse la regresión lineal, posiblemente debidos a reajustes entre las demás variables producto de la alta multicolinealidad: el r de (w:σ) fue - 0,954, el r de (w:φ) fue - 0,798 y el r de (σ:φ) fue - 0,914; el factor de inflación de variancia (VIF) para w fue de 20,556, para φ de 9,752 y para σ de 42,242. Al respecto, según Adnan et al., (2006) el valor de VIF mayor de diez (10) es una indicación de multicolinealidad. Se utilizaron dos procedimientos recomendados por Adnan et al., (2006): primeramente utilizando en lugar de las variables, la diferencia entre la variable y la media; sin embargo aunque se redujo el VIF no hubo respuesta satisfactoria; después, se eliminó el factor w en el análisis de regresión; los valores de VIF fueron: 6,29 para la tensión normal, 6,24 para la fricción interna y 1,03 para la profundidad. Indicando esto último la gran influencia de la humedad (w) sobre las variables independientes. De acuerdo a Ranjit (2005) y Hawking y Pendleton (1983), si el objetivo es simplemente predecir a Y de un conjunto de variables X, la multicolinealidad no es problema, la predicción sería exacta, y el r2 general (r2 ajustado) cuantifica lo bien que el modelo predice a Y; pero si el problema es entender como los valores de X impactan a Y, entonces multicolinealidad es un gran problema.

El análisis de regresión para el mejor subconjunto con exclusión del intercepto, la variable independiente w forzada y las variables σ, φ y Pro libres, produjo para la variable dependiente C en el orden de influencia: w, σ, φ y Pro. Según Clare (2004) la cohesión es producida por las fuerzas de atracción de las partículas, y es independiente de la tensión normal. La cohesión en este suelo es capilar. Lambe y Whitman, (1979) reportaron que la humedad puede introducir una cohesión aparente entre las partículas por capilaridad. Estos resultados son revelados en la Figura 2, en donde se presenta la relación de la cohesión (C) versus la humedad, la compactación y el ángulo de fricción interna; se

observa la gran influencia de la humedad sobre la cohesión y sobre el ángulo de fricción interna más que la compactación. Las arenas poseen una cohesión no despreciable, que le permiten mantenerse con un talud vertical, pero es un estado inestable (Caquot y Kerisel, 1969). Se observa que los valores máximos de la cohesión aparente se produjeron a humedades bajas. El punto de marchitez para estos suelos se encuentra entre 5,53% y 6,19% (Gaspar, 1983; Fermín, 1971). La capacidad de campo para el suelo Ultisol de sabana se encuentra alrededor en un promedio de 12,6% (Espinoza, 1970; Fermín, 1971; Mata, 1992; Hossne y Salazar, 2004). El límite plástico para estos suelos se encuentra entre 12,92 y 14,04 (Hossne y Salazar, 2004). Al analizar los datos de consistencia citados arriba, se podría decir que el comportamiento de la cohesión aparente en función de la humedad comenzó a hacerse cero en las cercanías del límite plástico. Fountaine y Brown (1959) en pruebas en arenas con el uso de una caja torsional de corte registró una cohesión aparente 390 kPa y de 230 kPa a una humedad de 9%.

La Figura 3 muestra las líneas de tendencia exponencial de la relación entre la cohesión registrada y el esfuerzo desviador aplicado a las muestras, ambas en función inversa de la humedad a las profundidades de 0-300 mm y 300-600 mm. Se observa que para la humedad de 10,5% la cohesión fue de 21,724 kPa para ambas profundidades; de aquí en adelante con el aumento de la humedad, la cohesión empezó a acercarse a cero con menores

Coh

eren

cia

inte

rpar

tícul

as (k

N/m

2 )

Figura 2. La cohesión aparente en relación con la humedad

gravimétrica, la tensión normal y el ángulo de fricción interna.



valores para la profundidad de 300-600 mm. Este comportamiento fue debido a que el contenido de caolinita aumenta con la profundidad y que la cohesión es capilar. Hossne (2008a) reportó que el contenido de arcilla caolinítica de estos suelos aumentó al profundizar. Se observa la misma tendencia del esfuerzo desviador en función de la humedad. Esto indica que el esfuerzo para producir la falla del elemento de suelo es función esencialmente de la humedad.

La regresión lineal para la función τ = F(σ, φ, C, w, Pro) con una significación total P de 0,000, un r2 de 1 y una correlación de Pearson de: (0,997**: 0,877**: 0,921**:- 0,936**:- 0,062) para cada variable independiente en el orden de la función, produjo la ecuación lineal τ = 1,572*σ - 6,768*φ - 2,266*C + 2,133*w - 0,029*Pro - 264,502. Al determinar a τ se observaron también cambios en signos producto de la alta multicolinealidad con un VIF para las variables independientes de σ con 86,18; φ con 28,06; C con 24,83 y w con 23,7. Sin embargo, se obtuvo τdeterminado ≈ τcalculado con correlación de 1. El análisis de regresión para el mejor subconjunto con exclusión del intercepto, con la variable independiente w forzada y las variables C, σ, φ y Pro libres, produjo en el orden de influencia: w, σ, φ, C y Pro para la variable dependiente τ. Esto muestra, para la resistencia del suelo, que la cohesión aparente secunda a la fricción interna. Braunack y Williams (1993) en una de sus conclusiones manifestaron que el contenido inicial de agua es importante en la determinación de la resistencia del suelo. Bateman et al., (1965) encontraron que los valores de tensión cortantes obtenidos con baja tensión normal eran mayores en magnitud que la aplicada tensión normal, lo cual indicó que la cohesión fue primordialmente responsable de la tensión cortante registrada, y que la

cohesión aumentó con el aumento de la densidad seca.

La regresión lineal con 42 datos analizados para la función C = F(φ, ρS, w), un r2 de 0,9788 y una correlación de Pearson de: (0,681**, - 0,831**, - 0,825); produjo para el modelo resultante la ecuación lineal C = 0,014*φ - 151,621*ρS - 2,635 w + 318,988, con un P general de 0,000 y un P de 0,968; 0,000; 0,003; 0,000 para el orden de la ecuación. El VIF fue de 47,11; 55,17; 4,01 para las variables independientes en el orden de la función. A pesar de la multicolinealidad se obtuvo Cdeterminado ≈ Ccalculado con correlación de 0,9893**. La multicolinealidad fue objeto de la influencia que tiene la humedad sobre la cohesión y la densidad seca. Según Hossne (2008b) las densidades aparentes de un suelo franco arenoso fueron alteradas por la humedad y variaron en forma inversamente proporcional. El análisis de regresión para el mejor subconjunto con exclusión del intercepto, la variable independiente w forzada y las variables ρS, y φ libres, produjo en el orden de influencia: w, ρS, y φ para la variable dependiente C.

La Figura 4 muestra el comportamiento de la cohesión en función de la humedad y la densidad seca, observándose la influencia de la densidad seca con un máximo valor de la cohesión para la ρS de alrededor de 1,88 g*cm-3 para una humedad de alrededor 6%. Los niveles de densidades se lograron con el agregado de agua; es decir, a mayor humedad, mayor la densidad seca originada por la

C(30) = 286,98e-0,288 w

R² = 0.8828

C(60) = 598.2e-0.357x

R² = 0.8004

σ(30) = 1600,3e-0,123 w

R² = 0,9695σ(60) = 2138,4e-0,148 w

R² = 0,9599

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Esf

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rmal

(kN

·m-2)

Coh

eren

cia

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part

ícul

as (

kN·m

-2)

Humedad (%)

w = 10,5 %C = 21,724 kN·m-2

w = 11,6 %σ = 384,91 kN·m-2

Figura 3. Coherencia interpartículas y el esfuerzo normal

(esfuerzo desviador) versus la humedad gravimétrica del suelo.

Coh

esió

n (k

N·m

-2)

Figura 4. Cohesión aparente versus la densidad aparente

seca y la humedad gravimétrica.



compactación, similar al efecto Proctor en la determinación de la humedad compactante, en el proceso de la preparación de los especímenes para ser utilizados en el triaxial. La cohesión varió más por el efecto de la humedad que por la densidad seca. Los cambios en el contenido de humedad tienen un efecto más pronunciado en C que los cambios en la densidad aparente (ASAE, 1971). La cohesión aumenta con la densidad aparente (ASAE, 1971). Proctor (1948) aplicó varias cantidades de energía compactante a un suelo arenoso y a un suelo arcilloso; encontró que los aumentos de la densidad resultaron en continuo aumento de la cohesión para el suelo arcilloso, pero en un pequeño aumento de la cohesión para el suelo arenoso. Panwar y Siemens (1972) en un ensayo de esfuerzo cortante por el método del corte directo concluyeron que el esfuerzo cortante disminuyó con el aumento de la humedad y de la densidad. Ellos encontraron que los valores de la cohesión fueron altos a bajos contenidos de humedad, excepto a la densidad de 1,2 g·cm-3. Laib et al., (2010) reportaron que la cohesión y la fricción interna no son constantes en diferentes tipos de suelo, ambos cambiaron en función de la profundidad y la compactación del suelo; y concluyeron, que la cohesión aumentó en función de la profundidad del suelo, la compactación redujo la cohesión y la cohesión del suelo y el cizallamiento del suelo disminuyeron en función del contenido de humedad.

En el Cuadro 3 se presenta las medias,

mínimos y máximos de la cohesión aparente (C) obtenidos para las profundidades de 0-30 cm y 30-60 cm con una significancia de 0,017. Se incluyeron los respectivos valores del ángulo de fricción (φ), tensión normal (σ) y humedad (w) y densidad aparente seca

(ρS). Se anexaron los respectivos valores de correlación, coeficiente de regresión, eta y linealidad. La cohesión aparente tuvo un valor promedio de 21,03 kPa a la profundidad de 60 cm, y 23,09 kPa a la profundidad de 30 cm. Los mayores valores de la cohesión aparente fueron para la profundidad de 60 cm de 86,96 kPa para un ángulo fricción interna de 36,96º, una tensión normal de 938,38 kPa y una humedad de 6,69% y de 98,05 kPa para la profundidad de 30 cm, con un ángulo de fricción interna de 31,77º, una tensión normal de 835,58 kPa y una humedad de 6,12%.

La resistencia de los suelos es según la ecuación de Coulomb: τ = C + σ*tan φ y la tracción de la ecuación de Micklethwait (1944): H = A*C + V * tan φ, tanto la resistencia como la tracción del suelo objeto de estudio serían altamente influenciadas por la humedad, la tensión normal, el ángulo de fricción interna y la cohesión. Esto repercute sobre los sistemas tractivos. La cohesión mostró la menor influencia sobre la tensión cortante en el suelo estudiado. Esto implica que los cauchos tractivos de tacos altos por su costo no deberían ser utilizados. Ademosun (1990) informó que el tiro disminuyó linealmente con el grado hidrométrico del suelo con un rango de 12 a 16% en un suelo franco arenoso. Gupta y Surendranath (1989) informaron que el requerimiento de tiro aumentó gradualmente con un bajo grado hidrométrico de 6,9% hasta que alcanzó 18.9%. En este trabajo se obtuvo la mayor cohesión a la humedad entre 6,12% y 6,69%. Hossne (2008a) reportó para este suelo una zona friable entre 7,63% y 9,52%; que indicaría (según la ecuación de la Figura 3) un rango de cohesión entre 33,88 kPa y 19,96 kPa

adecuado para la labranza.

Cuadro 3. Análisis de medias de la cohesión aparente con relación a la humedad (w), tensión normal (σ), fricción interna

(φ), densidad seca (ρS) y la profundidad (Pro). Profundidad C φ σ w ρS (máximo y mínimo) (kN/m2) (°) (kN/m2) (%) (g/cm3) 30 cm (máximo) 98,05 31,77 835,58 6,12 - 30 cm (mínimo) 4,09 17,21 287,13 13,95 - 60 cm (máximo) 86,96 36,96 938,38 6,69 - 60 cm (mínimo) 0,15 0,72 154,14 17,61 - Mezcla 68,31 33,31 - 6,04 1,64 r 0,914 - 0,798 - 0,831 r2 0,836 0,637 0,691 Eta 0,025 1,000 0,995 0,935 Linealidad 0,000 0,000 0,000 Significación 0,784 0,04 0,06 0,000



CONCLUSIONES

La humedad edáfica fue la variable independiente que más influyó, en forma inversa exponencialmente, sobre la coherencia interpartículas y la tensión cortante. Se obtuvo un valor máximo de la coherencia de 98,05 kPa a una humedad de 6,12%. Para la densidad seca de 1640 kg/m3, una humedad de 6,04% y una fricción interna de 33,31°, se produjo una coherencia de 68,31 kPa. El orden de influencia de las variables independientes sobre la cohesión fue (a) w, ρS y φ; y (b) w, σ, φ y Pro. El orden de influencia de las variables independientes sobre la tensión cortante fue w, σ, φ, C, y Pro.

La coherencia interpartículas influiría su

efecto resistente en las labores y procesos agrícolas sólo a valores bajos de humedad. En el estado friable se podría producir un rango de atracción interpartículas entre 33,88 kPa y 19,96 kPa, adecuado para la labranza y el desarrollo radical. La compactación influyó menos que la humedad sobre la atracción interpartículas. El ángulo de fricción interna no influyó sobre la coherencia interpartículas.

El efecto de la cohesión sobre la resistencia

del suelo objeto de estudio secundó el de la fricción interna. El comportamiento de la cohesión aparente en función de la humedad comenzó a hacerse cero en las cercanías del límite plástico. Para estos suelos se recomiendan los cauchos tractivos de taco cortos y el uso del sistema hidráulico de tres puntos para la óptima transferencia de carga; por supuesto, en el estado friable del suelo objeto de estudio.

AGRADECIMIENTOS

El autor desea expresar su agradecimiento al Consejo de Investigación de la Universidad de Oriente por el financiamiento de esta investigación.

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Américo José HOSSNE GARCÍA , Yosmer Noel MAYORGA JAIME, Ángela Maryelis ZASILLO CONTRERAS, Luis Daniel SALAZAR BASTARDO and Fernan Andrés SUBERO

LLOVERA

Universidad de Oriente, Departamento de Ingeniería Agrícola, Núcleo de Monagas, Maturín, estado Monagas, Venezuela. E-mails: [email protected] y [email protected] Corresponding author


ABSTRACT

Soil resistance, expressed as shear strength (τ) according to Coulomb-Mohr-Terzaghi theory, is most often supplanted by bulk dry density (ρS) when measuring soil compaction; frequently, without providing soil wetness records. The savanna sandy loam soils have low organic matter, low kaolinite content, low power of shrinkage and expansion, deformable, perturbed, erodible, compactable, and its tenacity and consistency is achieved at low water content because of the cementation tendency of its particles. The objectives were to evaluate the relationship between the shear strength and compaction under eight (8) water content levels (w) of two savanna sandy loam agricultural soils at two depths. Methodologically, it was used a manual paddle device for in situ shear test, the Proctor compaction unit, regression analysis, ANOVA, LSD and statistical response surface to interpret the variance proportion between the parameters. Amongst the results, the 100 kPa mean maximum shear strength, lied between 6.5 and 7.3% soil water contents and 1.77 g·cm-3 bulk density. The dry bulk density showed a maximum of 1.84 g·cm-3 at optimum moisture between 9 and 10% with 84.24 kPa shear strength. Superimposing the two curves of dry density and shear strength versus moisture content, respectively, gave the best compromise moisture content within the friable range between 7.6% and 9.5%. The peak value of the optimal shear strength was reached before the optimum dry bulk density peak. It was concluded that the effect of moistness weakening the shear strength was greater than the effect of dry bulk density strengthening shear strength. The results of this study support the argument that the resistance of the compacted soil is a function of water content. Key words: shear strength, optimum bulk density, soil wetness, savanna soil, soil compaction

ABSTRACT

La resistencia del suelo, expresada por la tensión cortante (τ) de acuerdo a la teoría de Coulomb-Mohr-Terzaghi, es más a menudo sustituida por la densidad aparente seca (ρS) en la medición de la compactación del suelo, con frecuencia, sin proporcionar los registros de humedad. Los suelos franco-arenosos de sabana tienen poca materia orgánica, bajo contenido de caolinita, baja potencia de contracción y expansión, deformables, perturbables, erosionables, compactables y su tenacidad y consistencia se consigue a bajo contenido de agua debido a la tendencia de la cementación de sus partículas. Los objetivos fueron evaluar la relación entre la resistencia al corte y compactación con ocho (8) niveles de contenido de agua (w) de dos suelos de sabana franco arenosos agrícolas a dos profundidades. Metodológicamente, se utilizó un dispositivo manual para ensayo de corte in situ, la unidad de compactación Proctor, el análisis de regresión, Andeva, la MDS y superficie de respuesta para interpretar la proporción de varianza entre los parámetros. Entre los resultados, la resistencia al esfuerzo cortante máximo de 100 kPa, se produjo entre 6,5 y el 7,3% de humedad del suelo y densidad aparente seca de 1,77 g•cm-3. La densidad aparente seca mostró un máximo de 1,84 g•cm-3 a la humedad óptimo entre 9 y 10% con resistencia a la cizalladura de 84,24 kPa. La superposición de las dos curvas de densidad seca y resistencia al cizallamiento con respecto al contenido de humedad, produjo el mejor contenido de humedad dentro de la gama friable entre 7,6% y 9,5%. El valor máximo de la resistencia al corte óptimo se alcanzó antes del óptimo de la densidad aparente seca. Se concluyó que el efecto disminuyente de la resistencia al cizallamiento por la humedad fue mayor que el efecto de fortalecimiento del cizallamiento por la densidad aparente seca. Los resultados de este estudio apoyan el argumento de que la resistencia del suelo compactado es una función del contenido de agua del suelo. Palabras clave: Resistencia al corte, la densidad aparente óptima, humedad del suelo, suelo de sabana, la compactación del

suelo

Hossne García et al. Savanna soil water content effect on its shear strength-compaction relationship


INTRODUCTION

Mechanical stability of soils is an important property for resisting mechanical disturbance and erodibility. It consists of several primary factors, in which the packing density is probably the most critical. For the experimental sandy loam soils, contents of silt and clay particles were more influential than organic matter and calcium carbonate in forming their structural stability (Chen and Fryrear, 2010). The strength of structured soils is a property of interest for applications in both agriculture and engineering. In the case of agricultural use, the inherent soil strength is useful to describe the susceptibility to deformation by pressure caused by farm machinery. It is also important to specify the tilling machine to be used to change the soil structure at plowing to improve agricultural production (Ohu et al., 1986). At low moisture content the soil grains are surrounded by a film of water, which tends to keep the grains apart even when compacted. The finer the soil grains the more significant is this effect. When more water is added when achieved optimum compaction, then excess water begins to push the particles apart so that bulk density is reduced: little or no more air is displaced by compaction and bulk density continues to decrease (Arvind and Dhananjay, 2003).

It is believed that a proper understanding of

soil resistance could contribute to better management of agricultural soils (Horn, 2004; Horn and Lebert, 1994). Soil resistance is the result of Mohr-Coulomb-Terzaghi-Peck theory, and compaction is the consequence of the air-filled pore space reduction with little or no decrease in water content. The soil-water characteristic curve is the relationship between matric suction and water content, and reflects the ability to withstand the water under the matric suction (Tan Yun-zhi et al., 2005). Much important information on soil permeability, tenacity, volume change, state of tension and granular distribution are obtained from soil-water relationship (Zhou Jian, 2005). The unsaturated soil-water characteristic curve is the main content of its constitutive relation. Inquire about soil-water has engineering and theoretical importance (Chen Zheng-Han et al. 2003; Chen Zheng-han, 2001). Soil resistance and compaction produce unacceptable conditions for agricultural soils. The shear strength of soil has been shown to decrease with increasing moisture content and increase with compaction (Panwar and Siemens1972). Ohu et al., (1986) reported that the shear strength of compacted

soils is affected by many factors including soil density, overburden pressure, moisture content, energy applied for compaction and soil type.

Soil compaction increased the shear strength

of the soils irrespective of moisture content, while organic matter incorporation decreased their shear strength. Adekalu et al., (2007) working with Ultisols sandy loam soils, sandy clay loam Entisols and sandy loam Alfisols found that higher levels of compaction increased the bulk density and shear force, while the shear force decreased with increasing soil water content; for all levels of compaction, the bulk density increased with increasing water content up to a maximum and decreased with progressive water aggregation. The rate of increase in shear strength with depth decreased with increasing moisture content level. The decrease in shear strength with increasing moisture content that is accompanied by decreasing in the solid particles and dry bulk density is attributed to the smaller bounding forces due to lower suction. Consequently, moisture content is the most important factor affecting the value of shear strength in addition to dry bulk density, which can be considered as a secondary influencing factor, Zhao et al. (2009); Rezaei et al., 2012. Bachmann et al. (2006) interpreted the depth dependent penetration resistance characteristics, and compared it with soil vane shear data to prove the plausibility of both methods.

Saarilahti, (2002) stated that vane tester is one

of the most used devices to record direct shear of soil in situ conditions; even, it is used also in some laboratory methods. In simpler versions, only the maximum torque is read, based on that, soil maximal shear strength, soil vane strength is calculated. Ekanayake and Phillips (1999) reported that soil layers in situ test showed high shear strength under field moisture content (undrained field vane shear test greater than 80 kPa), often shear strength reduced to as low as 2 kPa when the layers became saturated. According to Schjùnning and Rasmussen (2000) findings, the vane will over-estimate soil cohesion; noticeable for silty loam soils that displayed a higher cohesion than the vane estimate of strength. This may be due to anisotropy of the soil, the vane shearing the soil primarily in a vertical plane of failure, while the loaded annulus in the laboratory shears the soil in a horizontal plane. Vane shear strength measured in the field at depth of 4.8 cm and 14.8 cm, produced for sandy loam soil 46.3 kPa (1,53 g·cm-3, 12.3 %) and 52.7 kPa (1.52 g·cm-3, 29.1 %), and for silt loam soil



72.3 kPa (1.38 g·cm-3, 31%) and 66.1 kPa (1.40 g·cm-

3, 34.5 %), respectively as a function of depth, bulk density and soil wetness. Similar to the field vane measurements, the laboratory shear annulus estimates of strength remained unchanged from the first and second sampling date.

Schjønning (1990) reported that the strength

of a sandy and a loamy soil was measured using a vane tester and a torsional shear box in the field and an annulus shear method and a drop cone penetrometer in the laboratory. Soil shear strength was found to be dependent on the method used for its measurements as well as on the history of the soil specimen. Perhaps data obtained from a particular soil unit for a specific property from two different tests, e.g. field vane shear tests and lab unconsolidated undrained tests did not agree. Results of field vane shear tests may be used to determine undrained shear strength for deep clays instead of laboratory unconsolidated undrained tests because of the differences in stress states between the field and lab samples. Shear vane testing can be useful to obtain in situ undrained shear strength of soft cohesive soils. The vane shear test may also be performed in very soft to soft cohesive soil (Geotechnical Design Manual, 2012). Hossne et al. (2003) working with Ultisols savanna soils showed the inverse influence of soil water on shear strenght, and that the soil resistance was less than 100 kPa near field capacity water content.

Terzaghi (1936) introduced the concept of

effective stress (σ-uw) for the particular case of saturated soils bellow the ground water table followed by other major contributions (Skempton, 1960; Nur and Byerlee, 1971). Initial attempts to extend such a theory to unsaturated soils or vadose zone had limited success (Bishop et al., 1960; Burland, 1964). The stress state, considered uniquely represented by the effective stress, is valid only for the limit states of full saturation of pores with one fluid alone, namely water or air, a need for extending the effective stress principle to unsaturated states raised (Nuth and Laloui, 2008). Fredlund, (2006) reported that laboratory studies revealed fundamental differences between the behavior of saturated and unsaturated soils. Unsaturated soils are recognized in geotechnical engineering as a four-phase material composed of air, water, soil skeleton, and contractile skin (air-water interface) (Fredlund and Morgenstern, 1977). The soil-water characteristic has emerged to be the key soil property which is of value in characterizing the

behavior of unsaturated soil for civil engineering application. Various forms of effective stress equations for unsaturated soils have been proposed; e.g. by Bishop (1959), Fredlund et al., (1978) and Gitau et al., (2008). In agricultural, a vadose zone with exceptional geo-mechanical characteristics conditions, the water is obviously a mixture of water and dissolved air rather than pure water (Nuth and Laloui, 2008).

It is necessary in geotechnical engineering

practices, in order for unsaturated soil mechanics to be implemented to be aware of that a particular agricultural soil for every water content produces different mechanical condition; i.e. a different soil mechanical property. The relationship between soil suction and water content was originally used in predicting the soil water available for plant growth. The agricultural soil physical-chemical variability is practically infinite even without taking into account the grate variability of its water and organic matter content, hamper in civil engineering. Because of this, it has been difficult to describe an appropriate stress state variable for unsaturated soils (Towner 1983; Hettiaratchi and O’Callaghan 1985). Fortunately, the agricultural soil wetness produces different soil consistency (important in soil agricultural administration) as, for example, the friable state with mechanical characteristics favorable for agricultural management: root growth, plant development, and machinery and equipment use in the field with minimal structural damage (Gitau et al., 2008; Hossne, 2008; Hossne and Salazar, 2004).

The pore-water pressures are negative and it

is a change in the pore-water pressure that produces behavior which has been difficult to predict. The primary deterrent to their application was the difficulty associated with measuring negative pore-water pressure in situ, matric suction (Fredlund and Rahardjo, 1988). In agricultural soil sciences have long been recognized that soil suction contributes to soil strength, both shear and tensile (e.g. Greacen 1960; Chancellor and Vomocil 1970; Koolen and Kuipes 1983; Mullins and Panayiotopoulus 1984; Mullins et al., 1990; McKyes et al., 1994); however, there has not been a rigorous theoretical framework quantifying the contribution of soil suction. The influence of these factors cannot be readily perceived because of the very large number of interacting effects. Wulfsohn et al., (1996) in their conclusion, reported that the use of the soil-water characteristic to relate matric suction and water content or degree of



saturation to soil strength is only valid for the soil structure for which the soil-water was obtained. If the structure alters significantly under wetting o drying or due to mechanical disturbance, the saturated strength parameters, as well as the soil-water characteristic, will all change. Predicting these structural changes requires an understanding of the effect of the stress variable on the soil deformation characteristics and the soil-water characteristic. Most real agricultural problems, however, engage the shear and compressive strength and deformation responses of soil simultaneously. The effective stress parameter χ would attains boundless values between unity and zero in unsaturated soil.

Adams et al., (1994) reported that while water

content is easier to measure, the soil suction determination usually takes considerable time and effort. These concepts should be well thought-out for the determination of agricultural soil mechanical property. There would not be a general formulation for agricultural soil as there is for saturated cohesive soil and possibly for unsaturated soil civil engineering application, an agricultural soil must be maintained under the soil water condition for plant requirements; and under these condition, soil geo-environmental engineering and soil mechanical knowledge should be applied to know the best soil stress state. Agricultural soils should not be allowed to shrink or expand due to its effect of compaction increase, root breakage, water deficit, leaching of fertilizers and chemicals below the root zone, reduced soil organism activity, and breaking of capillary flux of water. The main objective of this investigation was to present the effect of soil water content, on the relationship compaction/strength, and when the best condition happens for soil management.

According to Utomo and Dexter, 1981; Dexter and Kroesbergen, (1985); Kay & Dexter, 1992; Watts et al., 1996; Dexter, (1988 and 1997); Dexter and Watts, (2000); Walters, 2012 tensile strength is probably the most useful measure of strength of individual soil aggregates, and has been used in soil friability and tillability or workability studies. A friable soil is defined as a soil where large aggregates have a low tensile strength; that must not be too great, and small aggregates a relatively large strength which is necessary if soil is to retain its structure against imposed stresses as required in civil practices. Numerous researchers have placed great emphasis in performing tillage operations when soils are at the friable states hence minimizing compaction.

It is also worthwhile to measure the soil mechanical characteristics over a range of water regimes, and to continue such experiments for mid- and long-term periods for the possible beneficial effects of conservational tillage systems on the soil tilth and friability. The universally accepted indices for quantifying tilth soil friability should be tested in every agricultural soil locality in collaboration between the farmer/user of the tillage tool and the designer for effective crop production and soil/water conservation. Timing of tillage and traffic as it relates to soil water conditions. When soils are tilled or trafficked in their plastic state they are highly sensitive to compaction, while the soils are sensitive to rutting in their liquid state. In the friable state soils are less sensitive to compaction. This means that a friable soil that is ideal seen from a soil fertility/productivity point of view may also be desirable seen from an environmental point of view, i.e. low energy input in tillage and low erodibility.

Soils are usually in a most friable state when

the moisture content is near field capacity. The studied soils depending on the water content has divergent characteristics: Hossne (2008) reported a friable ranged between 7.63 and 9.52%. Espinoza (1970) investigated the field capacity for the Ultisols savanna soil of Monagas, founding: 11.70% (0 - 0.2 m), 13.49% (0.2 m - 0.5 m), 16 , 89 (0.5 m - 1.0 m) and 19.48% (1.0 m - 3.50 m) with an overall average of 15.39% and 12.6% from 0.0 m - 0.5 m. Hossne (2008) reported the field capacity approximately from 10.3 to 12.8%. Hossne and Salazar (2004) determined: the shrinkage limit from 4.22 to 5.20%, plastic limit from 12.92 to 14.04%, liquid limit from 16.94 to 19.43%, the plasticity index of 3.59 to 5.78% and the friability of 8.63 to 9.37%. The wilting point found by Gaspar (1983) was 6.19% and Fermin (1971) was 5.53% for the soils under study.

Unsaturated soils for testing have been performed using a conventional triaxial and direct shear equipment modified to allow for the control and measurement of pore-air and pore-water pressures (Uchaipichat, 2010; Toll, 1990; Oloo and Fredlund, 1996; Peterson, 1988; Gan, 1986; Ho and Fredlund, 1982; Escario, 1980; Satija, 1978; Fredlund and Morgenstern, 1977; Gibbs et al., 1960; Bishop et al., 1960; Donald, 1956). The vane shear test (VST) has also being used for laboratory and in situ undrained shear strength evaluation (Geotechnical Design Manual, 2012; Saarilahti, 2002; Schjùnning and Rasmussen; 2000; Ekanayake and Phillips 1999;



Carter, 1990; Schjønning, 1990; Ohu et al., 1986; Fountaine and Brown, 1959; Manuwa and Olajide, 2012; Ekwue and Stone, 1995; Rezaei et al., 2012; Bachmann et al., (2006); Zhao et al., 2009).

The objective was, with soil samples obtained

in two savanna agricultural soils sites at two depths, to evaluate the correlation among the shear strength, soil vane strength calculated, compaction, Proctor tester calculated, and the interaction of the soil water content.

MATERIALS AND METHODS

The soil samples designated A, was collected in San Jacinto Sector Costo Arriba, Maturin, Monagas State (Figure 1), in the area at 58 meters above sea level, with location North 1,088,572 and East: 474,602, annual rainfall of 1127 mm and an average temperature of 27.5 °C. The soil samples designated B, was collected in Jusepin, Monagas State (Figure 1), in an area situated at 147 meters above sea level, with location 9°41'3" north latitude and 63°26' west longitude, with an average annual rainfall of 1,127 mm and an average temperature of 27.5 ° C. With a typical savanna vegetation: Chaparro (Curatella americana, Dilleniaceae), Manteco (Byrsonima crassifolia, Malpighiaceae), Mastranto (Hyptis suaveolens, Lamiaceae), Grasses and Cyperaceae. The selected areas belong to the Oxic Paleustult Isohipertermic in virgin soil conditions.

To collect the representative soil samples from the two different sites (Table 1) the Uhland sampler (Figures 2a and 2b) was used, the sampler cylinders were previously identified, weighed, where three different height measures (l) and diameter (φ)

were taken with a digital caliper. The cylinder volume (VC), that represented the in situ sample volume (VT), was determined with Equation 1.

(1) *4φ*πVV

2TC ==

A random sampling, of the areas of study,

were proceeded with the excavation of five test pits spaced at 30 m with an area of 100 by 80 cm (Figure 1). Samples were taken with the Uhland type sampler at two different sites, at three depths in five pits with five replicates per depth (2 * 3 * 5 * 5), this produced a grand total of 150 samples, 75 samples per site, which were subjected to the determination of the in situ bulk density and gravimetric moisture content. A portion of the oven dried subsamples crumbled and mixed, was employed to determine the physicochemical components (Table 1) and the remainder was passed through 2 mm sieve used in the

Table 1. Physical characteristics of a sandy loam soil of two different sites at two depths at Monagas State, Venezuela. Horizons of two sites

Components (%) San Jacinto, Sector Costo Arriba Jusepin 0-30 cm 30-60 cm 0-30 cm 30-60 cm

Very course sand 1.03 0.37 1.77 0.50 Course sand 9.18 1.93 22.43 0.58 Medium sand 25.61 7.49 24.01 16.94 Fine sand 30.10 7.22 22.13 27.74 Very fine sand 12.60 14.06 6.33 8.39 Total sand 78.42 31.07 76.67 54.15 Silt 8.400 52.73 15.23 29.65 Clay (kaolinite) 13.151 16.2 5.2 10.2 Organic matter 1.632 0.86 0.49 0.45 Textural class SaL SL SaL SaL

Figure 1. Sampling area North: 1078422,0; 1078979,0; 1079445,0; 1079698,0; 1079821.0; 1079772,0: East: 451257,0; 451018,0; 451394,0; 451555; 451486,0; 451276,0 respectively.



compaction and shear test sufficient to meet the experimental soil needs, 14.4 kg per moisture measure with 4 replications, for eight (8) moisture levels, for a total of 115.2 kg.

The instruments used in the tests were: (a) Balance, (b) Uhland sampler of 8235 g total mass (Figure 2a, and Figure 2b), (d) 2 mm sieve mesh (No. 10), (e) A manual hand held shear vane in situ testing device apparatus for measurement the unconfined maximal shear strength (Figure 3c), with a reading log head with scales 0-120 and 0-28 kPa, a pointer type no return, cutting blades (19 and 33 mm in diameter) and 300 mm extension bar and 0-28 kPa for a 33 mm in diameter palette (Figure 3c) and (f). Proctor compaction tester with 152.5 mm diameter cylindrical extension, 4.54 kg hammer modified piston compactor, with a 457.2 mm free fall and 50.8 mm diameter piston face stroke (Figure 3b). Figure 3a shows the three layers and the two surfaces (Su) (top (1) and bottom (2)) where sampling, after compaction, were taking for evaluating water content, bulk density, and the vane shear tester was operated. Manuwa and Olajide (2012) to determine the shear strength of the soils, compaction was carried out at 25 blows of standard (2.5 kg) Proctor hammer at moisture contents between 14.2 and 17.2 %. The moisture contents were chosen according to the consistency limits of the soils. Shear strength readings were taken at two depths (5 cm from top and bottom of the mould) with a 19 mm vane size shear vane tester.

The sample initial soil water content (w0) was

found with Equation 2 using the water mass (MW) and dry mass (MS). Dry mass was calculated using Equation 3. The water volume (VW) was determined

with Equation 4 for each moisture selected level according to the four replicates and a total soil mass (MT) of 14.4 kg/replicate used in the test. The capsule mass plus mercury (MCA+HG) was obtained by weighing the flushed mercury filled capsule. The capsule volume (VCA) and the mercury mass (MHG) were obtained with Equation 5 and Equation 6, respectively, where ρHG symbolized the mercury density. The dry bulk density (ρS) was calculated with Equation 7.

(2) 100*MMw

S

W0 =

(3) w1

MM0

TS +=

(4) w1M*wV

0

TW +=

(5) ρMVV

HG

HGHGCA ==

Figure 2. Uhland sample and field soil sampling, showing the pit.

Figure 3. Proctor (a and b) and shear tests (c) equipment used in the experiment



(6) MMM CHGCAHG −= +

(7) VMρ

T

SS =

The experimental setup consisted on eight (8)

selected wetness treatments (3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, and 17) with three replications, for a total of thirty two (32) design treatments employing the same amount of Proctor cylinders. The Proctor cylinder was filled with three soil layers using 1.2 kg per layer, where 25 blows per layer were used. The shear strength, the dry bulk density and dampness were measured on the top (1) and bottom (2) of the Proctor cylinder surfaces (Su). The results were statistically analyzed by least significant difference (LSD) for each wetness level for the measured dependent variables (ρS and τ) and a regression analysis with representative scatter diagrams of the data trend line, linking shear tension and bulk density with soil water content. Three-dimensional plot and response surface methodology, introduced by Box and Wilson (1951), to relate optimally shear strength versus dry bulk density and soil wetness. The agricultural sandy loam soils of the Monagas state of Venezuela under water content variability conditions are: (a) Deformable, (b) Compactable, (c) Possess capillary cohesion, friction, elastic properties (Young modulus, shear modulus and Poisson ratio), friability, consistency properties, terramechanic resistance and shrinkage-expansion properties. Hossne (2011); Hossne (2008); Hossne (2008b); Hossne y Salazar (2004); Hossne (2004); Hossne et al. (2003).


Figure 4 shows the shear strength and bulk density as affected by the soil water content in the Proctor compaction process of densification. The

Proctor soil compaction test was performed by measuring the bulk density of the soil being tested at different moisture content points. The bulk density obtained in a series of determination was plotted against the corresponding moisture. A curve was drawn between the water content and the bulk density to obtain the maximum bulk density and the optimum water content, for both soil site and depths. The position of the maximum on the curve corresponded to the optimal bulk density. It could be observed that the optimal compaction achieved was between 9.4 and 12.2% optimal compacting water content; instead, for the shear stress it was between 6.9 and 7.7%. It may be discerned that the wetness caused the optimum compaction and shear stress in different ranges of soil consistency. It may be perceived that soil wetness influenced much over shear stress than compaction. Each regression equation curve is shown in Table 2 with their respective optimal shear stress and bulk density values according to the optimum moisture. The regression equations show that the 117,22 kPa maximum shear strength at 7.67% optimal

1.201.251.301.351.401.451.501.551.601.651.701.751.801.851.901.952.00

0102030405060708090

100110120130

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Bul

k de

nsity

(g*c

m-3

)

Shea

r st

reng

th (k

Pa)

Gravimetric water content (%)

A600:τ

A300:τ

B300:τ

B600:τA600: ρS

B300:ρS

Figure 4. The shear strength (τ) and dry bulk density (ρS) versus moisture content for the two sites under study, at two depths 0-300 mm and 300-600 mm. In the notation from left to right, the capital letter represents soil side, the number represents depth in mm and the symbol represents the bulk density (ρS) and shear strength (τ).

Table 2. The regression equations of the displayed curves in Figure 4, showing the regression coefficient, optimum

compaction wetness (woptimal) and optimal shear strength (τoptimal) and optimal bulk density (ρSoptimal) of the two soil sites (A: San Jacinto, Sector Costo Arriba y B: Jusepin, Monagas, State, Venezuela) and two depths examined.



water content happened in the 600 cm depth textured silt loam soil site A. Considering that soil consistency (measured for wet, moist and dry soil samples) is used to describe the resistance of a soil at various moisture contents to mechanical strength or farm machinery practices. Although the increase in bulk density caused increase in the shear strength of the soil as shown in Figure 5, the soil under study was exposed to maximum shear strength below the lower limit of the friable state, and the optimum bulk density above the upper limit of the friable state close to the soil field capacity. The optimal shear strengths were far achieved from the optimal bulk densities. JianQiang and Jing (2000) reported that the effect of moisture weakening the shear strength was greater than the effect of dry bulk density strengthening shear strength.

Figure 5 shows that the shear strength of the

studied soil increased potentially versus soil bulk density but it pronounced when soil water content started to decline as function of soil bulk density. The strength increase with drying is normal in soils with fine particles as the effect of menisci forces in sandy soils (Barzegar et al., 1995; Seguel and Horn 2006).

Superimposing the curves of shear strength versus moisture content and those of the dry density versus moisture content, by optimization and solving the equations, gave the equilibrium moisture content of approaching the soils with the least shear strength and compaction, within the friable range between 7.6% and 9.5% soil wetness. Though these ranges and equilibrium moisture content values were obtained

using disturbed samples in the laboratory, they could be useful guides for identifying the moisture range for least draft and compaction on the field. Results herein reported also agreed with those obtained by Adekalu et al. (2007). By solving the system of equation formed with the shear strength and bulk density equations, the values of soil wetness corresponding to the crossing points equivalent to the same values of wetness, The points were achieved at values less than 4 % and higher than 14%; possibly indicating, that soil water content influenced separately the shear strength and bulk density results.

Figure 6 shows the response surface of the optimized Equation 8 obtained from a thirteen terms polynomial, where the terms ρS, w, ρS*w, w2, ρS

3, w3, ρS

3*w2 were eliminated for a 70.64% R2 and 70.42% adjusted R2, a 0.21943 (0.0000) Durbin-Watson statistic and a 19.86 standard error. The Durbin-Watson statistic is always between 0 and 4. A value of 2, mean that there is no autocorrelation in the sample. Values close to 0 indicate positive autocorrelation and values greater than 4, indicates negative autocorrelation (Durbin and Watson, 1951; Savin and White, 1977). As the value of P in the ANOVA was much lower than 0.05, there was a statistically significant relationship among the variables with 95% confidence level. The analysis of variance produced an F of 167.21 and P of 0.0000. It shows the influence of humidity in the range from 5% to 10% on the shear strength and the shear strength increased with increasing compaction, however, the preponderance of wetness reduced the effect of compaction on shear strength.

2345678910111213

0102030405060708090

100110120

1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90

Soil

wat

er c

onte

nt (

%)

Soil

shea

r st

reng

th (k

N*m

-2)

Soil bulk density (g*cm-3)

Shear strength (τ)

Figure 5. General relation of the shear strength (τ) and

moisture content (w) versus dry bulk density (ρS).

Shear strength (kPa)

0102030405060708090100110120

Shea

rstr

engt

h(k

Pa)

1.231.43

1.631.83

2.033.5 5.5 7.5 9.5 11.5 13.5 15.5

020406080

100120140160180200

Figure 6. Response surface exhibiting the shear strength,

soil water content and compaction relation.



Reported results here also agreed with those obtained by Panwar and Siemens (1972) and with those obtained by Hossne et al. (2003) who stated that the shear stress decreased exponentially with respect to increasing moisture for this soil. Farouk et al. (2004) affirmed that the results obtained from a series of triaxial tests performed on sand in its unsaturated form indicated that the shear strength of the samples increased as a result of increasing matric suction. Agodzo and Adama (2003) concluded that dry bulk density increased linearly with increasing soil strength for all the soils. However, dry bulk density had smaller effect than water content for determining soil strength, partly due to cementation changes that occur with soil wetting and drying.

Table 3 shows that there was no significance for the shear strength with respect to surface (Su) variable, and consequently no significant difference between the cylinder Proctor surfaces; however, with respect to the dry bulk density there was significant difference between the surfaces with a higher value in 0-300 mm depth samples on the lower surface of the Proctor cylinder. The maximum recorded value of the shear stress was between 7 and 8%. Agodzo and Adama (2003) concluded that the dry bulk density had a smaller effect on soil strength than moisture content. Panwar and Siemens (1972); Adekalu et al. (2007) and Agodzo and Adama (2003) demonstrated that shear stress increased with soil compaction. The difference may have been the result of the influence of moisture and texture on both parameters. The shear

stress and dry bulk density were both significant with respect to depth (Pro), soil site (S) and moisture (w). There was no significance in the interaction or combined effect Pro*S. Table 4 shows the least significant difference analysis, where it clarifies the effects of the independent variables on the dependent variables studied. The mean shear strength and dry bulk density as function of moisture presented statistically significant differences, pointing out the variation that caused the moisture in both parameters. The mean dry bulk densities with respect to moisture content of the upper and lower Proctor cylinder surfaces exhibited significant difference, the highest value recorded corresponded to the subsurface. Both surfaces mean shear strengths were not significant difference, with greater value for the bottom surface, possibly caused by the higher compacting value.

CONCLUSIONS

The shear strength increased with increasing dry bulk density, indicating that the reduction in pore volume caused soil resistance. The 100 kPa mean maximum shear strength, lied between 6.5 and 7.3% soil water contents and 1.77 g·cm-3 bulk density. The dry bulk density showed a maximum of 1.84 g·cm-3 at optimum moisture between 9 and 10% with 84.24 kPa shear strength. According to the regression equations obtained the utmost shear strength of 120.49 kPa was reached for site A, at 600 mm depth, with 7.24% water content. The regression equations show that the 120.49 kPa maximum shear strength at 7.24% optimal

Table 3. Shear strenght (τ) and bulk density (ρS) ANOVA adjusted for depth, two surfaces and moisture at two sites (San

Jacinto, Sector Costo Arriba y Jusepin) of savanna soil of Monagas state, Venezuela.

Shear strenght (τ) Source of variation GL Suma de cuadrados Cuadrados medios F P Surface (Su) 1 67 67.4 0.53 0.4682 Depth (Pro) 1 27004 27003.9 211.28 0.0000 Soil (S) 1 17597 17596.8 137.68 0.0000 Wetness (w) 15 543759 36250.6 283.62 0.0000 Error 493 63012 127.8 Average 36,327 VC 31,12

Dry density (ρS) Surface (Su) 1 0.24878 0.24878 54.95 0.0000 Depth (Pro) 1 0.15122 0.15122 33.40 0.0000 Soil (S) 1 0.92974 0.92974 205.37 0.0000 Wetness (w) 16 8.78196 0.58546 129.32 0.0000 Error 493 2.23185 0.00453 Average 1.6722 VC 4.02



water content happened in the 600 cm depth textured silt loam soil. According to the regression equations obtained the lowest shear strength of 42.12 kPa was reached for site B, at 300 mm depth, with 6.67% water content. Superimposing the two curves of shear strength and dry density with moisture content gave the equilibrium moisture content, between 7 and 8%, approaching the soils with the least shear strength and minimum compaction on the soils.

The shear strength and dry bulk density

optimal values happened at different soil water content, meaning that the soil compaction influenced the soil resistance depending on soil wetness. Although soil strength increased as compaction increased in the soil compaction-water characteristic curve, the optimal soil shear strength took place before the optimal compaction occurred. The effect of moistness weakening the shear strength was greater than the effect of dry bulk density strengthening shear strength. The results of this study support the argument that the resistance of the compacted soil is a function of water content.

A good preventative management practice is to avoid having equipment travel on working the soil at the wrong moisture content that increases the probability of soil compaction. Soil moisture content

is the dominant property affecting soil strength during field traffic. As the moisture content increases, the strength of an unsaturated soil drops. Thus, the same stress compacts a soil more when it is moist than when it is dry. Saturated soil does not technically compact without the water draining out from the soil; however, wet soil is in a very weak state and may smear. Higher moisture content decreases the strength of the soil and increases the stress transmitted deeper into the soil. So, to prevent these situations, it is necessary to manage this soil in the friable state, or that the water content is not close the soil field capacity or over.

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Table 4. Shear strength (τ) (kPa) and bulk density (ρS) (g·cm-3) averages for two depths (Pro), two surface measurements

(Su), two soils (S) A and B (A: San Jacinto, Sector Costo Arriba y B: Jusepin, Monagas, State, Venezuela) and soil wetness (w).

Independent Variables Dependent variables

Shear strength Dry density Average Group Average Group

Depth (Pro) 0-30 28,148 B 1,6915 A 30-60 44,505 A 1,6528 B Surface (Su) Top (1) 35,956 A 1,6498 B Bottom (2) 36,696 A 1,6946 A Soil (S) (A) 43,762 A 1,6182 B (B) 28,891 B 1,7262 A Water content (w) 5 68,54 C 1,6246 H 6 83,69 B 1,6988 EFG 7 100,30 A 1,7711 BCD 9 84,24 B 1,8360 A 10 33,88 DE 1,8002 AB 11 29,47 E 1,7780 BC Least significant difference (LSD). Paired comparisons (p ≤ 0.01). Different letters indicate statistically different means



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Modelo pedogeomorfológico de un área del Delta Superior del río Orinoco afectada por el cierre del caño Mánamo, Venezuela

Pedogeomorphologic model from an area of the Orinoco river´s Upper Delta affected by the closure of the

Manamo Canal, Venezuela

Clara RONDÓN DE RODRÍGUEZ 1 , Graciano ELIZALDE 2 e Iván José MAZA 3

1Universidad Rómulo Gallegos, Centro de Investigación y Extensión en Suelos y Aguas (CIESA), Sector el Castrero, carretera Camburito, San Juan de los Morros, estado Guárico, Venezuela; 2Universidad Central de

Venezuela, Facultad de Agronomía, Instituto de Edafología, El Limón, Maracay, estado Aragua, Venezuela y 3Universidad de Oriente, Escuela de Ingeniería Agronómica, Departamento de Agronomía, Avenida Universidad,

Campus Los Guaritos, Maturín, estado Monagas, Venezuela. E-mails: [email protected], [email protected], [email protected] Autor para correspondencia



RESUMEN Algunos suelos del delta del río Orinoco, después del represamiento del caño Mánamo, han sufrido salinización y acidificación. A través de un modelo pedogeomorfológico, se evaluaron los procesos pedogenéticos y factores de estado que han generado ambientes de acidez-redox-salinidad en el Delta Superior del río Orinoco. Se caracterizó la morfología, las propiedades físicas, químicas, físico-químicas y mineralógicas de nueve suelos, identificándose cuatro grupos de horizontes: G1, característico de ambientes ácido-oxidante-ligeramente salino, en horizontes aireados de cubetas, aguas abajo de la represa Volcán; G2, ácido-reductor-ligeramente salino, en horizontes profundos de esos mismos suelos; G3, no ácido-oxidante-salinidad baja, en suelos de diques y en horizontes superiores de cubeta, aguas arriba de la represa y, G4, no ácido-reductor-salinidad baja, en horizontes profundos del suelo anterior. Estos ambientes responden a los niveles de inundación, controlados por crecientes fluviales, mareas, relieve y represamiento del caño Mánamo. Se diferencian además, por sus contenidos de iones, materia orgánica total, carbono de ácidos fúlvicos y húmicos y minerales asociados a la condición acidez-redox. Los suelos en posición de cubeta aguas abajo del cierre del caño Mánamo mostraron variabilidad vertical y horizontal y desarrollaron acidificación después del cierre. La intensidad de la acidificación depende de los niveles de inundación, modificados por el cierre del caño Mánamo. Las fluctuaciones del nivel freático favorecen la humificación y óxido-reducción que conduce a la acumulación de pirita en horizontes profundos, así como yeso, oxihidróxidos de hierro y jarosita en los horizontes superficiales de los suelos en posición de cubeta aguas abajo del cierre.

Palabras clave: Suelos deltaicos, acidificación de suelos, salinización de suelos, reacciones redox en suelos, modelo

pedogeomorfológico.

ABSTRACT

After the Manamo canal damming, some of the soils of the Orinoco river Delta have suffered salinization and acidification. The pedogenetic processes and the state factors that have generated redox-acidity-salinity environments, were evaluated through a pedogeomorphologic model. The morphological, physical, chemical, physicochemical and mineralogical properties of nine soils were characterized. Four groups of horizons were idenfified (G1, G2, G3 y G4). G1, characteristic of acid-oxidant-slightly saline environments, in airy horizons of seasonal bayous downstream from the Volcan dam; G2, acid-reducing-slightly saline, in deep horizons of the same soils; G3, not acid-oxidant-low salinity, in soils of levees and in upper horizons of a seasonal bayous upstream from the dam, and G4, not acid-reducing-low salinity, in deep horizons of the soil before mentioned. These environments respond to flood levels, which are driven by the rising river, tides, relief and Manamo Canal damming. They differ also by their content of ions, total organic matter, carbon of fulvic and humic acids, and minerals associated with acid-redox status. The soil in seasonal bayous in downstream of the Manamo Canal damming, showed vertical and horizontal variability and developed an acidification after closure, which is not seen in the upstream seasonal bayous or dikes. The intensity of acidification depends on flood levels that are affected by the closure of Manamo Canal. The water table fluctuations favor humification and oxidation-reduction leading to accumulation of pyrite in deep horizons, as well as gypsum, jarosite and iron oxyhydroxides in the surface horizons of soils in a position downstream of the closed basin. Key words: Deltaic soils, soil acidification, soil salinization, soil redox reactions, pedogeomorphologic model.

Rondón de Rodríguez et al. Modelo pedogeomorfológico de un área del Delta Superior del río Orinoco, Venezuela


INTRODUCCIÓN

Elizalde y Jaimes (1989) proponen el modelo pedogeomorfológico (MPGM) como una representación simplificada del paisaje o sistema pedogeomorfológico1, El sistema pedogeomorfológico se define como una parte del ecosistema compuesta por rocas, regolitos, sedimentos, suelos y agua, cuyo ambiente está constituido por la atmósfera, la biósfera y la antropósfera. Sus componentes, aunque cambian a lo largo del tiempo, son más estables que los otros componentes del ecosistema. cuya evolución y desarrollo son determinados y modificados por la interacción de complejos factores de estado en los que se pueden reconocer sub-factores más específicos. Basados en las cualidades y características de los sedimentos originales, los suelos, el relieve y el clima del sistema deltaico, se puede inferir cómo se han producido y cómo evolucionarán en el tiempo los procesos de acidificación y salinización, y cómo éstos han sido afectados por las acciones antrópicas (Rondón y Elizalde, 1994; Elizalde, 2011).

El sistema del caño Mánamo, después de la

construcción de la represa Volcán, ha quedado parcialmente desconectado de la fuente de agua dulce y de los sedimentos del cauce natural del río Orinoco que lo originó. Pasó así a estar más afectado por las fluctuaciones de las mareas y menos por la acción fluvial, de manera que los suelos de la región quedaron expuestos a la salinización y acidificación. Esos procesos resultan de la interacción de los factores determinados por la condición propia del Delta Superior, que genera una dinámica hidrológica particular, según la cual sus componentes están sometidos a variaciones en sus formas químicas como resultado de la oxidación y reducción alternadas y frecuentes.

Las relaciones entre los factores, procesos y

propiedades específicas de estos suelos, se evidencian por medio de un MPGM que expone, hipotéticamente, cómo la acción e interacción de diferentes factores conducen al estado actual y evolución de la acidificación y salinización de áreas del Delta Superior afectadas por el cierre del caño Mánamo.

1El sistema pedogeomorfológico se define como una parte del ecosistema compuesta por rocas, regolitos, sedimentos, suelos y agua, cuyo ambiente está constituido por la atmósfera, la biósfera y la antropósfera. Sus componentes, aunque cambian a lo largo del tiempo, son más estables que los otros componentes del ecosistema.

Existe una literatura relativamente abundante que establece que el sistema del caño Mánamo, después de la construcción de la represa Volcán, ha sufrido salinización y acidificación; una síntesis de los efectos más importantes resultantes de los cambios químicos, físico-químicos, morfológicos e hidráulicos ocurridos, se encuentra en Rodríguez-Altamiranda (1999) y Monente y Colonnello (2004).

Las variaciones en los ambientes redox y en

los procesos de salinización y acidificación de los componentes del sistema pedogeomorfológico, y también en los procesos de pérdidas y transformaciones, están condicionadas por los períodos húmedos y secos en las diferentes regiones del delta, así como por las altas temperaturas que se mantienen todo el año. Según Trujillo (1968), la zona estudiada corresponde al piso climático tierra caliente (piso megatérmico, 0 a 1.000 msnm, 28-20 ºC). En la clasificación de Köeppen la zona se puede ubicar entre tropical de sabana (AW) y tropical lluvioso (AF). Datos de evaporación indican que ésta aumenta en los meses más secos que son febrero, marzo y abril, con 268, 244 y 263 mm, respectivamente (Sánchez y Tocuyo, 2003). El promedio anual acumulado es de 1.900 mm. Estas altas tasas de evaporación, cuando coinciden con los meses de menor precipitación, favorecen el ascenso del agua intersticial de los suelos hacia la atmósfera en forma de vapor, lo que tiene una relación directa con los procesos químicos de salinización superficial que ocurren en el suelo. En la misma época ocurre el máximo estiaje del río Orinoco, lo cual favorece el desecamiento de los suelos y el ascenso capilar de la humedad. Paralelamente, la disminución del caudal fluvial, favorece la penetración más profunda de las mareas, lo cual también favorece la salinización (Colonnello, 2004). Estas variaciones climáticas anuales determinan una dinámica hidrológica específica del área deltaica, que ha sido descrita por Colonnello (2004). La temperatura media del delta de 27 ºC, además de mantener activas las reacciones biogeoquímicas, determina la mayor o menor evaporación de las aguas acumuladas en las cubetas y caños, dadas las limitadas condiciones de drenaje motivados por el nivel de la napa freática (Trujillo, 1968). La precipitación anual varía entre 800 y 1600 mm en el Delta Superior y sobre los 1600 mm y 2000 mm en los deltas medio e inferior, respectivamente (Van Andel, 1967).

De acuerdo a Elizalde (2009 y 2011), los

cambios en los atributos y estado de los materiales sólidos y líquidos de la fase superficial de ciclo



geológico (d(mslfscg)), son expresados como una función del material de origen o parental (mo), condición del clima (cl), condición del relieve (r), características y actividades de la biota (b), tiempo de evolución (t) y actividades humanas (h), en un intervalo de tiempo (dt); así:

d(mslfscg) = ƒ(mo,cl,r,b,t,h).dt. (1)

De esa manera, el suelo, como parte de los

materiales sólidos que intervienen en la fase superficial del ciclo geológico, expondrá en cualquier momento condiciones, morfología, características físicas, químicas, mineralógicas y físico-químicas que resultan de la pedogénesis controlada por la acción e interacción de los factores mencionados (Elizalde, 2009). Por otra parte, los factores que constituyen el segundo término de la expresión (1) son interdependientes, por lo cual, los cambios de cada uno de ellos a partir de sus estados iniciales, determinan cambios de todos los demás, como lo plantea Elizalde (2011):

d(mo) =ƒ(cl,r,b,h). dt = cambios en los materiales de

origen (2) d(cl) = ƒ(mo,r,b,h). dt = cambios en el clima (3) d(r) =ƒ(mo,cl,b,h). dt = cambios en el relieve (4) d(b) =ƒ(mo,cl,r,h). dt = cambios en la biota (5) d(h) =ƒ(mo,cl,r,b). dt = cambios en las actividades

humanas (6) Las expresiones (2) hasta (6), aplicadas a las

condiciones del delta del río Orinoco, permiten comprender que, a consecuencia del cierre del caño Mánamo (factor h), el efecto de las mareas ha llegado en forma más profunda hacia el interior del Delta Superior a través de este caño y sus afluentes inmediatos, donde previamente dominaba la acción fluvial (factor r), produciendo simultáneamente los cambios de los materiales de origen (mo) y biota (b).

Con base a los cambios producidos en las

condiciones físicas, químicas, fisicoquímicas, mineralógicas y morfológicas de los suelos, con la consecuente generación de áreas de acidificación y salinización en zonas del Delta Superior del río Orinoco, como consecuencia del cierre del caño Mánamo, el objetivo de esta investigación es proponer un modelo pedogeomorfológico que

evidencie los factores y subfactores de estado que controlan el sistema deltaico y evaluar los procesos y sub-procesos pedogenéticos que han generado ambientes de acidez-redox-salinidad en el Delta Superior del río Orinoco.


El modelo pedogeomorfológico del delta

(MPGMD) se elaboró siguiendo el enfoque metodológico propuesto por Elizalde (2005), que se fundamenta, en parte, en propuestas de modelos pedogeomorfológicos precedentes (Elizalde y Jaimes, 1989; Fernández, 2001; Ospina, 2003; Elizalde y Daza, 2003a y b, López, 2004), así como en una concepción del suelo incluido dentro de la fase superficial del ciclo geológico (Elizalde et al., 2007; Elizalde 2009 y 2011). Con información de la literatura sobre los diferentes factores de estado, sus interrelaciones y su relevancia en el sistema pedogeomorfológico del Delta Superior del Orinoco, se identificaron los sub-factores de estado relevantes, las cualidades de esos sub-factores y las características que permiten evaluarlos. Para la identificación se consideró el grado de importancia sobre los procesos involucrados en la salinización y acidificación, si existe información sobre esos factores en la zona y si los mismos presentan variabilidad de valores o valores críticos, como se indica en el Cuadro 1.

Seguidamente, a partir de la información

proveniente de las observaciones en campo y a la caracterización morfológica, física, química y mineralógica de los suelos del área sobre 9 pedones representativos, se identificaron los procesos que explican las características particulares de los suelos y que los definen con un grado de acidez y salinidad en un ambiente dinámico, donde la alteración de un factor puede generar variación en los procesos y, por ende, en las características físicas, químicas y biológicas de los suelos, variando a su vez su acidez y salinidad.

La investigación se realizó en áreas agrícolas

adyacentes al caño Mánamo, en el tramo entre Coporito y caño Iglesias, en las islas Manamito, Guara y Macareo, en el Delta Superior del Orinoco, entre las coordenadas: latitud Norte 8º45’ y 9º15’ longitud Oeste 62º25’ y 62º00’ (Figura 1). Se seleccionaron suelos en posiciones de cubeta y dique, aguas abajo y arriba del cierre, con variados niveles de inundación e incidencia de mareas en los períodos lluvioso y seco.



Clasificados los paisajes según Elizalde (2011) hasta las categorías Tipos de relieve y Formas de terreno, se ubicaron los sitios de muestreo, según la topografía y geomorfología antes y después del cierre, así como el análisis de transectas, para ubicación de pedones representativos y selección de las calicatas (Cuadro 2; Figura 2) para la caracterización y muestreo, siguiendo el Manual de Descripción de Perfiles de la FAO (2006).

La distribución de tamaño de partículas se determinó por el método de la pipeta (Loveland y Whalley, 1991). El carbono orgánico total por Anderson e Ingram (1993). El pH se midió con pHmetro en pasta y en extracto de saturación, también se midió el pH en el campo (USDA, 1999). El sodio (Na+) por absorción atómica, la conductividad eléctrica con conductímetro y el potencial redox con el electrodo de platino. Siguiendo a Richards (1954), se determinó la concentración de sulfatos (SO4

2-) por turbidimetría, calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+) con versenato, cloruros (Cl-) por titulación con nitrato de plata (AgNO3) ; carbonatos (CO3

2-) y bicarbonatos (HCO3

-) por titulación con ácido sulfúrico (H2SO4). El hierro reducido (Fe2+) se analizó por absorción atómica. Se detectó pirita y yeso por observación en campo y lupa de mano. Por difractometría de rayos X se determinó la mineralogía de la fracción arcilla y se confirmó la presencia de pirita y yeso. Se realizó la comparación descriptiva de grupos de suelos u horizontes, en cuanto a las características determinadas cuantitativamente, interpretando los parámetros estadísticos como índices de variabilidad. Los rangos de valores altos, medios y bajos de la concentración promedio de cada especie química, se estableció por la significancia estadística de dichos valores. Se determinó, además, la diferencia entre medias, con la prueba t de medias, y con la prueba de

Kruskal-Wallis se estimó la homogeneidad de grupos de suelos u horizontes en cuanto a las características físicas y químicas analizadas. Seguidamente, con base a las descripciones y medidas de campo y los análisis de laboratorio, se estableció el balance pedogeomorfológico cualitativo de cada sitio de muestreo, según la propuesta de Elizalde y Jaimes (1989).

Cuadro 1. Criterios para identificar factores relevantes, sub-factores, cualidades relevantes y características o indicadores para evaluar la salinización y acidificación de los suelos deltaicos, Venezuela.

Efecto sobre los procesos estudiados

Hay información disponible o se puede obtener No existe información y no se puede obtener

Existencia de gran variabilidad de valores o de valores críticos en la zona estudiada Relevancia

Importante Frecuentes Muy relevante

No relevante

Poco frecuentes Relevante Raros o inexistentes Poco relevante

Moderado Frecuentes Relevante Poco frecuentes

Poco relevante Raros o inexistentes

Ligero o no detectable Frecuentes Poco frecuentes No relevante Raros o inexistentes

Fuente: Warne et al. (2002) con modificaciones de Maza (2010) Figura 1. Delimitación del área de estudio que comprende

las islas Manamito, Guara y Macareo en el Delta Superior del río Orinoco, Venezuela.



RESULTADOS Y DISCUSIÓN De la clasificación de los paisajes del área de

estudio, resultó que la zona se encuentra íntegramente en la sub-provincia fisiográfica Delta Superior de Tucupita (Cuadro 3a). El paisaje estudiado a nivel 5 (escala 1: 100.000), corresponde a la unidad litogeomorfológica sedimentaria del caño Mánamo Superior (islas Guara y Manamito) y la unidad litogeomorfológica sedimentaria del caño Macareo Superior (isla Macareo).

Se consideró que, si bien ambos sectores responden a las condiciones hidrodinámicas y sedimentarias del ambiente fluvial deltaico, las características específicas de cada uno de ellos determinadas por los respectivos caudales, orientación y patrón de las ramificaciones, indica que se trata de sistemas sedimentarios distintos. Dentro de ellos se reconocen los relieves de cubetas, napas y diques (nivel 7, escala 1: 25.000) y en las primeras, las formas de terreno altas y bajas (nivel 8, Cuadro 3b). Los suelos de cubeta aguas abajo del cierre mostraron evidente variabilidad vertical y horizontal, alternancia de estratos orgánicos y minerales, agrietamiento en los niveles menos orgánicos y pirita en estratos orgánicos profundos; mientras que los suelos de los diques y de la cubeta aguas arriba del cierre tienen menos variabilidad vertical.

El balance pedogeomorfológico que

caracteriza a los paisajes representados por los sitios de muestreo a nivel de formas de terreno (nivel 8 del sistema de clasificación de paisajes) se muestra en el Cuadro 4. De acuerdo a la interpretación de la información de campo y laboratorio recabada, en el área predominan las ganancias y las transformaciones, prevaleciendo las primeras sobre las segundas en las

Cuadro 2. Ubicación e identificación de las calicatas en los suelos estudiados en el Delta Superior del río Orinoco, Venezuela.

Suelos aguas abajo del

cierre del caño Mánamo Suelos aguas arriba del cierre del caño Mánamo

Posición y ubicación

Cubeta


Dique


Cubeta


Dique 1CAGUA: Cubeta alta, San Carlos, Guara. 10 horizontes

8CAMAC: Cubeta alta, Guacasia,

Macareo. 6 horizontes

7DMAC: Dique,

Guacasia, Macareo. 7 horizontes

2CBGUA: Cubeta baja, San Carlos,

Guara. 9 horizontes

4CAGUA: Cubeta alta,

CEIPA, Guara. 10 horizontes

3DGUA: Dique, CEIPA, Guara. 6

horizontes

5CAMAN: Cubeta alta, San Isidro,

Manamito. 9 horizontes

6DMAN: Dique, San

Isidro, Manamito. 5 horizontes

9CBMAN: Cubeta baja, caño Iglesias, Manamito. 9 horizontes

1 a 9: orden de muestreo de las calicatas; CA, CB y D: suelos de Cubeta Alta, Baja y Dique, respectivamente. GUA, MAN y MAC: Islas Guara, Manamito y Macareo, respectivamente.

Figura 2. Esquema de la ubicación relativa de los sitios de muestreo.



cubetas ubicadas aguas abajo del cierre y ambas se estiman como de similar importancia en los diques y en la cubeta ubicada aguas arriba de la represa Volcán (Maza, 2010).

La fracción arcilla de todos los suelos es dominada por caolinita, cuarzo, moscovita, clorita, vermiculita y esmectita, por ser suelos muy jóvenes derivados de sedimentos de una cuenca altamente meteorizada. Los suelos de cubeta aguas abajo del cierre presentan jarosita y algunos contienen yeso, bayerita e interestratificaciones de clorita-vermiculita; mientras que la cubeta aguas arriba no presenta ninguno de estos minerales. En los diques, los suelos tienen lepidocrocita, y al igual que la mayoría de los

suelos de cubeta aguas abajo del cierre, tienen clorita. En casi todas las muestras el pH

determinado in situ (Figura 3, línea de triángulos) resultó más bajo que el pH en pasta saturada (línea de rombos) y en el extracto de saturación (línea de cuadrados). En los suelos 1CAGUA, 2CBGUA y 4CAGUA (muestras 1-29, Figura 3) no hay diferencias estadísticas entre las medias; mientras que 5CAMAN, 3DGUA, 6DMAN, 8CAMAC y 7DMAC (muestras 30-38 y 47-70, Figura 3) tienen pH en el extracto, estadísticamente mayor, que en pasta. El suelo 9CBMAN (muestras 39-46, Figura 3), tiene pH en el extracto estadísticamente menor que en pasta, atribuible a que su menor contenido de vermiculita y

Cuadro 3a: Unidades de paisaje en el Delta Superior del Orinoco, categorías 1 hasta 4 del sistema de Elizalde (2011)

Categorías 1 hasta 4 Código de identificación Unidades de paisajes 1.Megarregión A Cuencas Sedimentarias de Venezuela 2. Región Fisiográfica AD Región Deltaica 3. Provincia Fisiográfica ADT Planicie Deltaica de Tucupita 4. Subprovincia Fisiográfica ADTS Delta Superior de Tucupita

Cuadro 3b: Clases de las unidades de paisaje en el Delta Superior del Orinoco, categorías 5 hasta 8 del sistema de Elizalde (2011).

Categorías 5 hasta 8

5 Unidades Litogeomorfológicas

6 Tipos de Paisajes

7 Tipos de Relieves

8 Formas de terreno

ADTSM Unidad Litogeomorfológica

Sedimentaria del caño Mánamo Superior

ADTSMB Bajíos del caño Mánamo

Superior

ADTSMBC Cubetas de Bajíos del

caño Mánamo Superior

ADTSMBCA Cubetas altas de Bajíos del

caño Mánamo Superior ADTSMBCB

Cubetas bajas de Bajíos del caño Mánamo Superior

ADTSMO Bancos del caño Mánamo

Superior

ADTSMOE Diques fluviales de

Bancos del caño Mánamo Superior

ADTSMON Napas fluviales de

Bancos del caño Mánamo Superior

ADTSC Unidad Litogeomorfológica

Sedimentaria del caño Macareo Superior

ADTSCB Bajíos del caño Macareo

Superior

ADTSCBC Cubetas de Bajíos del

caño Macareo Superior

ADTSCBCA Cubetas altas de Bajíos del

caño Macareo Superior

ADTSCO Bancos del caño Macareo

Superior

ADTSCOE Diques fluviales de

Bancos del caño Macareo Superior

ADTSCON napas fluviales de Bancos del caño Macareo Superior



esmectita, sugiere menor capacidad para retener hidronios que los suelos con mayor diversidad de minerales con carga negativa, como el grupo arriba mencionado. También se encontró que el coeficiente de correlación lineal entre conductividad eléctrica y pH, r = - 0,74. Es decir, los suelos de mayor salinidad son los de cubeta aguas abajo del cierre, con mayor grado de acidez, respecto a los suelos de dique o cubeta aguas arriba del cierre.

Los resultados sugieren una relación entre

las características fisicoquímicas de los suelos y las cantidades de agua que ellos retienen (Maza et al., 2011a,b). El nivel del agua en las cubetas aguas abajo del cierre varía diariamente con las mareas y estacionalmente con el agua fluvial y pluvial. En el período de lluvias la lámina de agua sobre la superficie del suelo varía de 20 a 150 cm, lo cual incide en el tiempo de inundación, generando, independientemente de la textura y la composición mineral u orgánica, Eh (potencial de óxido reducción) negativos que cambian a positivos en los horizontes superiores, que quedan por encima del nivel freático durante la época seca. Así, en ciertos ambientes de los suelos estudiados, se dan las condiciones termodinámicas para la reducción de Fe(OH)3 a Fe2+, SO4

2- a H2S y CO2 a CH4. En presencia de microorganismos anaeróbicos reductores específicos y los pH adecuados, dichas reacciones ocurrirán en los horizontes con los potenciales redox requeridos.

En el Cuadro 5 se muestran los valores de los

potenciales redox del extracto de saturación de los horizontes de los suelos estudiados. La evaluación de las reacciones redox en los suelos deltaicos, según la relación de los parámetros Eh/pH (White, 2007; Schlesinger, 2000, Vorenhout et al., 2004), controlados por los cambios de nivel de las aguas y el

Cuadro 4. Balance pedogeomorfológico para las formas de

terreno consideradas en el Delta Superior del río Orinoco, Venezuela.

Posición geomorfológica (forma de terreno)

Pedones representativos

Balance pedogeomor-

fológico

ADTSMBCA: Cubeta alta aguas abajo del cierre del caño Mánamo

1CAGUA: Cubeta alta en sector San Carlos, Isla Guara 4CAGUA: Cubeta alta en sector CEIPA, Isla Guara 5CAMAN: Cubeta alta en sector San Isidro, Isla Manamito

G > T > P; G >> P

ADTSMBCB: Cubeta baja aguas abajo del cierre del caño Mánamo

2CBGUA: Cubeta baja en sector San Carlos, Isla Guara 9CBMAN: Cubeta baja en sector caño Iglesias, Isla Manamito

G >> T > P; G >>> P

ADTSCBCA: Cubeta alta aguas arriba del cierre del caño Mánamo.

8CAMAC: Cubeta alta en sector Guacasia, Isla Macareo

G ≈ T >> P

ADTSMOE: Dique aguas abajo del cierre del caño Mánamo.

3DGUA: Dique en sector CEIPA, Isla Guara 6DMAN: Dique en sector San Isidro, Isla Manamito G ≈ T > P

ADTSCOE: Dique aguas arriba del cierre del caño Mánamo.

7DMAC: Dique en sector Guacasia, Isla Macareo

1 a 9: orden de muestreo de las calicatas; CA, CB y D: suelos de Cubeta Alta, Baja y Dique, respectivamente. GUA, MAN y MAC: Islas Guara, Manamito y Macareo, respectivamente. G, T y P: Ganancias, transformaciones y pérdidas, respectivamente. ADTSMBCA etc. son los códigos de identificación de los paisajes clasificados a los niveles 7 y 8 (Cuadro 3b).

Figura 3. Variación del pH en los suelos en el Delta Superior del río Orinoco, Venezuela.



balance entre ingresos de aguas dulces (fluvial y pluvial) y salobres (mareas), conduce a identificar cuatro ambientes con diferentes relaciones de Eh/pH (Cuadro 6). Éstos son: ácido-oxidante (G1), con pH< 5 y 50<Eh<200 mV; ácido-reductor (G2), también con pH < 5,0 y -50>Eh>-250 mV; no ácido-oxidante (G3), con pH ≥ 5,5 y 100<Eh<200 mV y no ácido-reductor (G4), con pH >7 y -50>Eh>-200 mV. G2 y G4 corresponden respectivamente a los horizontes inferiores de los suelos de cubeta, aguas abajo y arriba del cierre, saturados casi todo el año; mientras que G1 se encuentra en los estratos superiores de los suelos de cubeta aguas abajo del cierre, con variaciones en el año del nivel de la mesa de agua. Los suelos cuyos horizontes homogéneamente pertenecen a G3 son aireados durante el año o gran parte de éste (Maza, et al. 2011a,b).

La estabilidad de los minerales puede ser

afectada por las condiciones redox y de acidez del suelo (Cuadro 6). La pirita se encuentra solamente en G2 que permanece en condiciones reductoras casi todo el año, donde este mineral puede mantenerse sin alterarse o incluso puede formarse (Bush y Sullivan, 1999; Hussein y Rabenhorst, 1999). G1, drenado para el momento de la caracterización y muestreo de las calicatas, mientras estuvo sumergido pudo recibir sulfuros movidos en suspensión desde los horizontes profundos a través de las grietas, o G1 pudo ser ambiente para la formación de pirita, pero al drenar y pasar a condiciones aeróbicas, esa pirita pudo oxidarse (White, 2007; Sahrawat, 2005). Formándose así iones Fe3+, SO4

2-, H+, que de acuerdo a sus concentraciones relativas formarían suelos sulfato ácidos o reaccionarían con otros iones produciendo en G1

minerales como jarosita (KFe3(OH)6(SO4)2) y yeso (CaSO4.2H2O). Lepidocrocita (γ-FeO(OH)) y goethita (α-FeO(OH)) se encuentran en G3 por tratarse de oxihidróxidos con hierro en su estado oxidado. Bayerita (α-Al(OH)3) y gibbsita (γ-Al(OH)3), se encuentran en G1 porque se requieren condiciones ácidas para que se generen iones Al3+ para formar estos minerales, aunque su estabilidad no depende del Eh, razón por la cual la bayerita también se encuentra en G2. Los feldespatos (NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8, KAlSi3O8), minerales primarios frecuentes en los suelos, se encuentran en G1 y G3, porque, siendo heredados, no ha transcurrido suficiente tiempo para su alteración. Baumita (Mg,Al,Mn,Zn,Fe)3(Si,Al)2O5(OH)4, sólo se consigue en G1, seguramente debido a características particulares de los sedimentos que allí llegan, por pertenecer a la unidad litogeomorfológica sedimentaria del caño Mánamo Superior. En G1, G3 y G4 se encuentra nimita (Ni,Mg,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8, sugiriendo que su estabilidad, a diferencia de la clorita ferrosa, no es muy afectada por la relación Eh/pH. Ello debido quizá a que de los elementos que constituyen la nimita, el níquel es el único de carga variable, pudiendo tener estado de oxidación de +3 en G1 y +2 en G4. Finalmente, birnesita ((Na,Ca)0,5(Mn+4,Mn+3)2O4.1,5 H2O), presente en G3 donde probablemente el manganeso domina en su estado de oxidación +4. La cantidad de calcita en G2 seguramente es ínfima en razón a su poca estabilidad en medio ácido. De acuerdo a las altas cantidades de pirita en los horizontes orgánicos profundos de los suelos de cubeta y partiendo de la explicación sobre el posible origen de la jarosita en estos suelos, se esperaría una mayor concentración del mineral, pero

Cuadro 5. Potencial redox (mV) en el extracto de saturación en los horizontes de los suelos en el Delta Superior del río

Orinoco, Venezuela.

Suelos aguas abajo del cierre del caño Mánamo Suelos aguas arriba del cierre del caño

Mánamo Cubetas Diques Cubeta Dique

Horizontes 1CAGUA 2CBGUA 4CAGUA 5CAMAN 9CBMAN 3DGUA 6DMAN 8CAMAC 7DMAC 1 159,8 159,3 66,1 167,8 168,4 201,5 131,5 167,5 145,3 2 140,8 154,2 72,2 169,5 165,2 187,6 127,5 150,1 158,2 3 149,8 150,1 59,1 177,4 158,1 178,9 133,1 -93,1 134,5 4 138,1 155,1 60,1 173,1 152,9 168,1 128,9 -178,1 133,9 5 142,8 173,7 -58,1 -153,2 108,6 167,1 130,1 -119,3 125,6 6 165,8 161,5 -62,3 -147,3 -43,7 154,3 - - 124,5 7 163,7 -54,6 -70,1 -128,2 -53,2 - - - 126,2 8 -219,7 152,3 -55,2 - -122,3 - - - - 9 -217,6 - - - -249,5 - - - -

10 - - - - - - - - -



quizá la jarosita no es tan estable para mantenerse en estos ambientes y pudiera evolucionar hacia otros minerales. Otra posible explicación sería que la pirita se forma en cantidades mayores en los horizontes profundos en condiciones reductoras permanentes; luego, en los horizontes superiores, donde se altera a jarosita, las cantidades iniciales de pirita eran bajas, por lo tanto se forman pequeñas cantidades de jarosita a sus expensas. También, si se ha movido pirita en suspensión a los horizontes superiores, por su baja solubilidad, sólo se movería una muy pequeña cantidad de este mineral.

El MPDGD expone cómo la acción e interacción de diferentes factores conduce al estado actual y evolución de la acidificación y salinización en áreas del Delta Superior afectadas por el cierre del caño Mánamo. Se identifican los factores relevantes y muy relevantes, sus cualidades y características o indicadores adecuados, siguiendo los criterios anteriormente señalados (Cuadro 1). El resultado de

ese procedimiento se muestra en el Cuadro 7. Se consideró que la presencia o ausencia de estratos sedimentarios orgánicos, con pirita, porosos y permeables y la composición de esos estratos (contenido de materia orgánica y de pirita) son características relevantes o muy relevantes relacionadas con la estructura, la composición y la permeabilidad de los materiales de origen de los suelos y sedimentos. Del factor relieve se ponderaron como relevantes y muy relevantes los sub-factores forma del terreno y la altura relativa. La identificación de cubetas altas o bajas y de diques, la estimación del balance pedogeomorfológico y la relación entre ambientes confinados o propicios a la lixiviación fueron los indicadores seleccionados para el sub-factor forma del terreno. De las condiciones climáticas, se consideraron relevantes la estacionalidad de las precipitaciones y de la evaporación, mientras que el factor biota se vinculó a la condición redox del ambiente y desarrollo de reacciones biogeoquímicas de oxidación o de reducción. En relación a las

Cuadro 6. Minerales de la fracción arcilla cuya estabilidad depende de la relación Eh/pH del ambiente del suelo en el Delta

Superior del río Orinoco, Venezuela.

Hor

izon

te

Suelos aguas abajo del cierre del caño Mánamo Suelos aguas arriba del cierre del caño Mánamo

Cubetas Diques Cubeta Dique 1CAGUA 2CBGUA 4CAGUA 5CAMAN 9CBMAN 3DGUA 6DMAN 8CAMAC 7DMAC

1 Jarosita Bayerita Gibbsita

Lepidocrocita Feldespato

Lepidocrocita Feldespatos Jarosita

Lepidocrocita

2

Jarosita Bayerita Gibbsita Feldespato

Lepidocrocita Feldespato Goethita

Jarosita Feldespato Birnesita Nimita

Nimita

3

Jarosita Bayerita Gibbsita Baumita

Jarosita Bayerita Gibbsita Feldespato

Jarosita Yeso Feldespato

Feldespato Goethita

Lepidocrocita Birnesita Nimita

Nimita

4

Jarosita Bayerita Gibbsita Baumita

Nimita Calcita Yeso Jarosita

Goethita Lepidocrocita Birnesita Nimita

Nimita

5

Jarosita Bayerita Gibbsita

Jarosita Yeso

Nimita Calcita Yeso Jarosita

Birnesita Nimita

6 Jarosita Feldespato Bayerita

7 Pirita Pirita Pirita 8 9 Pirita

G1 ácido oxidante G2 ácido reductor G3 no ácido oxidante G4 no ácido reductor



actividades humanas, se seleccionó como indicador la ubicación de los sitios en posición aguas arriba o aguas abajo respecto a la represa Volcán. Con respecto al factor tiempo, los indicadores seleccionados fueron si los horizontes están o no expuestos a la acumulación de sedimentos (horizontes superficiales o profundos) y si los sitios corresponden a relieves estables o no.

En el MPGMD que se propone (Figuras 4a y 4b) la línea superior contiene los factores de estado y hacia abajo (con fondo gris), los sub-factores, que muestran los aspectos relevantes de las características del sistema modelado. En general son cualidades de los factores que determinan, mediante su interacción, el desarrollo de las condiciones para los procesos fundamentales de los suelos deltaicos. Se plantea que estos factores determinan el nivel de inundación que caracteriza a cada sitio. Este nivel y sus fluctuaciones diarias y estacionales, afectadas por el cierre del caño

Mánamo, constituyen, junto con el relieve, los principales atributos que controlan los procesos que determinan el grado de acidificación y la acumulación de sales que conduce a diferentes clases de salinidad (Porta et al., 1999). Se llega así a suelos o grupos de horizontes, con determinado balance ganancia/pérdida de materia orgánica (MO), contenidos de carbono de los ácidos húmicos (C-AH) y fúlvicos (C-AF) específicos de cada condición, donde predomina una actividad microbiana aeróbica o anaeróbica (según el nivel de inundación) que influye sobre el potencial redox. La interacción de esos factores y los procesos que ellos condicionan explican la existencia de los cuatro ambientes de acidez-redox-salinidad encontrados.

En el ambiente ácido-oxidante G1, de los

horizontes superiores de los suelos de cubeta, aguas abajo de la Represa Volcán (Figura 4a), se integran los factores y subfactores de estado que conllevan a la

Cuadro 7. Factores relevantes, sub-factores, cualidades relevantes y características o indicadores para estudiar la

salinización y acidificación de los suelos deltaicos, Venezuela.

Factor Sub-factor Cualidad Característica Rel.

Material de origen

Estructura Estratificación Presente/ Ausente MR

Composición Presencia de estratos orgánicos Presente/ Ausente MR Presencia de pirita Presente/ Ausente R

Permeabilidad Permeabilidad/ Granulometría/composición

Permeabilidad Alta/moderada/baja MR

Relieve

Forma del terreno

Cóncava Cubeta MR Convexa Dique MR

Balance pedogeomorfológico G ≈ T > P R G>T> P/ G>>T> P R

Confinamiento/lixiviación confinamiento<lixiviación R confinamiento>lixiviación R

confinamiento>>lixiviación MR

Altura relativa Dominada

Bajas: Ingreso de las mareas importante MR

Altas: Ingreso de las mareas poco importante MR

Dominante Sin ingreso de mareas R

Clima Precipitación Estacionalidad Lluvia presente/ausente MR Evaporación Estacionalidad Alta/baja R

Biota Micro biota Condición redox Oxidación MR Reducción MR

Actividades humanas Represa Volcán Posición del sitio Aguas arriba/ Aguas abajo MR

Tiempo Balance morfodinámico

Acumulación de sedimentos Expuesto MR No expuesto R

Estabilidad del relieve Estable/ No estable R Rel.: relevancia; MR: muy relevante; R: relevante. G, T, P: ganancias, transformaciones y pérdidas, respectivamente.



condición actual de acidez y salinidad de G1. El ingreso de MO es relativamente alto, el potencial redox es positivo y ello explica que se encuentre jarosita y yeso como minerales sintetizados durante la pedogénesis. Se genera un ambiente de suelos con altos contenidos relativos de Mg2+, Ca2+, Fe2+, Na+, SO4

2- y Cl- y muy bajas concentraciones de HCO3-,

produciéndose un ambiente ácido ligeramente salino, debido a que las fluctuaciones del nivel de agua por efecto fluvial y por la marea, determinan la alternancia de períodos de humedecimiento y secado en un estado de equilibrio después del cierre, que se mantiene en el tiempo, si no se producen fuertes perturbaciones antrópicas.

El ambiente ácido-reductor G2 (Figura 4a)

de estructura similar a G1, refiere a los horizontes profundos de los mismos suelos, con baja ganancia/pérdida relativa de MO, altos contenidos

relativos de C-AH y C-AF, predominio de actividad microbiana anaeróbica que favorece la reducción, potencial redox negativo y pirita como mineral característico. Se produce un ambiente de suelos con altos contenidos relativos de iones Mg2+, Ca2+, Fe2+, Na+, SO4

2- y Cl- y muy bajas concentraciones de HCO3

-, generando, al igual que en G1, acidez alta y salinidad ligera; condiciones estables en el tiempo, si no se producen importantes perturbaciones antrópicas que aceleren la oxidación de la pirita, con el consecuente aumento de la acidez y liberación de sales que aumenten la salinidad.

En el ambiente no ácido-oxidante G3

(Figura 4b), de todos los horizontes de los diques y los horizontes superiores de la cubeta, aguas arriba del cierre, la acción de las mareas es poco importante y la fluctuación estacional del agua por régimen fluvial no conlleva a importantes períodos de inundación, pero sí

SALINIZACIÓN Y ACIDIFICACIÓN DE LOS SUELOS DEL DELTA SUPERIOREN LOS AMBIENTES ÁCIDO OXIDANTE (G1) Y ÁCIDO REDUCTOR (G2)

GEOLOGÍA-MATERIALPARENTAL

CLIMAGEOMORFOLOGÍA BIOTA TIEMPO

ESTRATIGRAFÍA DE LOSSEDIMENTOS DELTAICOS:

estratificadosPRESENCIA ESTRATOS

ORGÁNICOSimportante

MINERALOGÍA DE LOS SE-DIMENTOS:

presencia de pirita

FLUCTUACIÓN ESTACIONAL DEL AGUA POR RÉGIMEN FLUVIAL: inundación – desecamiento (G1)

Inundación – desecamiento parcial (G2)

FORMA DEL SITIO:Cubeta

ACCIÓN DE LASMAREAS: importante

PRECIPITACIÓN: alta y estacional.

Evaporación DISTRIBUCIÓN DEFLORA Y

MICROBIOTAAERÓBICA Y

ANAERÓBICA (G1)ANAERÓBICA (G2)

Acumulaciónconstante de nue-

vos sedimentos (G1)Estabilidad de los sedimentos y del

relieve (G2)

BALANCE DE MATERIALES

BALANCE DEL INGRESO/EGRESODE IONES (meq.L-1)

INGRESO/EGRESO Materia Orgánica: alto. Actividad

microbiológica aeróbica (G1) y anaeróbica (G2)

% C ácidoFúlvico

Alto6,00

% C ácidoHúmico

Alto3,80

HCO3-

Bajo0,04

Mg2+

Alto31,96

Ca2+

Alto16,53

Fe2+

Alto14,29

Na+

Alto6,23

SO42-

Alto33,25

Cl-Alto2,73

NIVEL DE INUNDACIÓNFLUCTUACIÓN DIARIA DELNIVEL

DE MAREA: saturación parcial en lluvias

Potencial Redox

Positivo (G1),Negativo (G2)

Síntesis y/o herencia:

pirita (G2)

Salinidad ligera (G1 y G2)

PERMEABILIDAD ESTRA-TOS SEDIMENTARIOS:

moderada

Síntesis : jarosita, yeso (G1)

Acidez alta (G1 y G2)

FACTORANTROPOGÉNICO

RepresaVolcán

BalancePedogeomorfológico

G > T > P (G1); G>>T>P (G2)Confinamiento muy importante

Figura 4a. Modelo pedogeomorfológico en el Delta Superior del río Orinoco, Venezuela, aguas abajo de la Represa Volcán,

en ambiente ácido.



a la deposición de nuevos sedimentos gruesos en superficie. Hay bajo ingreso/egreso relativo de MO con moderado y bajo contenido relativo de C-AF y C-AH, respectivamente. La actividad microbiana aeróbica favorece la oxidación, potencial redox positivo y presencia de oxihidróxidos con hierro en su estado oxidado, como lepidocrocita y goethita. Con frecuencia la lepidocrocita ha sido reportada en suelos imperfectamente drenados, pero también se ha encontrado, como en este caso, en suelos bien drenados con Eh positivo y pH cercano a la neutralidad (Schwertmann y Taylor, 1989; Allen y Hajek, 1989). G3 tiene altas concentraciones relativas de iones Na+ y HCO3

-, moderada concentración relativa de Mg2+ y Ca2+ y bajas de Fe2+, SO4

2- y Cl-. Lo que conduce a un ambiente de suelo no ácido de baja salinidad. Debido a la poca acción de las crecidas fluviales y la escasa o ninguna acción de las mareas; características de acidez y salinidad que deben ser estables en el tiempo.

En G4 (Figura 4b), formado por los horizontes profundos del suelo de cubeta aguas arriba del cierre, la acción de las mareas es poco importante por la fuerte corriente fluvial que genera períodos de inundación en un suelo que no era inundable antes del cierre del caño Mánamo. Hay bajo ingreso/egreso relativo de MO con alto y bajo contenido de C-AF y C-AH, respectivamente. La actividad microbiana anaeróbica favorece la reducción y un potencial redox negativo. Se encuentran concentraciones altas relativas de Na+ y HCO3

-, moderada de Mg2+ y Ca2+ y bajas de Fe2+, SO4

2- y Cl-. Lo que conduce a un ambiente de suelo no ácido de baja salinidad, estable en el tiempo, por ser horizontes profundos que permanecen inundados buena parte del año, donde aún ocurriendo perturbaciones profundas, no se esperaría cambios importantes debido a la ausencia de minerales que conlleven a una alteración fisicoquímica del ambiente.

SALINIZACIÓN Y ACIDIFICACIÓN DE LOS SUELOS DEL DELTA SUPERIOREN LOS AMBIENTES NO ÁCIDO OXIDANTE (G3) Y NO ÁCIDO REDUCTOR (G4)

GEOLOGÍA-MATERIALPARENTAL

CLIMAGEOMORFOLOGÍA BIOTA TIEMPO

ESTRATIGRAFÍA DE LOSSEDIMENTOS DELTAICOS:

estratificados

MINERALOGÍA DE LOS SE-DIMENTOS: bajo efecto (G3)no afecta (G4).

FLUCTUACIÓN ESTACIONAL DEL AGUA POR RÉGIMEN FLUVIAL: no afecta (G3) Inundación en lluvias (G4)

FORMA DEL SITIO:Dique (G3) y Cubeta (G4)

ACCIÓN DE LAS MAREAS: poco im-portante (G3). Importante como frenofluvial (G4)

PRECIPITACIÓN: alta y estacional.

Evaporación DISTRIBUCIÓN DEFLORA Y

MICROBIOTAAERÓBICA (G3)

ANAERÓBICA (G4)

Estabilidad de los sedimentos

Moderada (G3)Alta (G4).

BALANCE DE MATERIALES

BALANCE DEL INGRESO/EGRESODE IONES (meq.L-1)

INGRESO/EGRESO Materia Orgánica: alto. Actividad

microbiológica aeróbica (G1) y anaeróbica (G2)

% C ácidoFúlvico:

Moderado4,00

% C ácidoHúmico

Bajo1,3

HCO3-

Bajo1,60

Mg2+

Moderado(G3) Bajoen (G4)

3,94 y 0,00

Ca2+

Moderado6,40

Fe2+

Bajo0,06

Na+

Alto5,02

SO42+

Bajo1,12

Cl-Bajo0,56

NIVEL DE INUNDACIÓNFLUCTUACIÓN DIARIA DELNIVEL

DE MAREA: No afecta

Potencial Redox

Positivo (G3)Negativo (G4)

Lepidocrocita Goethita(G3)

Salinidad baja (G3 y G4)

PERMEABILIDAD ESTRA-TOS SEDIMENTARIOS:

moderada

Síntesis/Adición G3

Acidez baja (G3 y G4)

FACTORANTROPOGÉNICO

RepresaVolcán

Balance PedogeomorfológicoG ≈ T > P , Lixiviación impor-tante (G3). G≈T>P (G24). Con-finamiento importante (G4).

PRESENCIA ESTRATOSORGÁNICOS

importante

Herencia NimitaG4

Figura 4b. Modelo pedogeomorfológico en el Delta Superior del río Orinoco, Venezuela, aguas abajo y arriba de la Represa Volcán, en ambientes no ácidos.



El modelo evidencia que los principales procesos que determinan las características distintivas de estos cuatro ambientes se relacionan con el nivel de las inundaciones diarias y estacionales producidas por flujo fluvial, la alternancia de las mareas y la naturaleza mineral y orgánica de los materiales sedimentarios que originaron los suelos. La separación de los ambientes de acidez-redox-salinidad se fundamenta en la relación pH/Eh y conductividad eléctrica; determinados por los procesos antes referidos, como resultado de la acción e interacción de los factores y subfactores de estado mencionados. Si el suelo es homogéneo respecto a estas características a través del perfil, mostrará el mismo ambiente de acidez-redox-salinidad en todos sus horizontes. Si el suelo muestra variabilidad significativa de las características fisicoquímicas referidas, con la profundidad, se diferenciarán ambientes en un mismo suelo y entre suelos.

CONCLUSIONES

El MPGM del Delta Superior del Orinoco,

evidencia los factores y sub-factores de estado que controlan el sistema deltaico e identifica cuatro ambientes de acidez-redox-salinidad en las áreas afectadas por el cierre del caño Mánamo. Se infiere cómo han ocurrido los procesos de acidificación y salinización y se pronostica su evolución en el tiempo. Aguas abajo del cierre del caño Mánamo, se identifican las cubetas constituidas por los ambientes de salinidad ligera, ácido-oxidante (G1) y ácido-reductor (G2).

La condición de estas zonas sólo podría

alterarse por manejos profundos que liberen pirita a los ambientes aeróbicos de los suelos. Las otras zonas, formadas por los ambientes de baja salinidad, no ácido-oxidante (G3) y no ácido-reductor (G4), corresponden a los suelos de dique aguas arriba y abajo del cierre, así como la cubeta aguas arriba. Su condición es estable en el tiempo. Las variaciones constatadas en la intensidad de los procesos de acidificación dependen de los niveles de inundación, del contenido de materia orgánica superficial, los que han sido modificados por el cierre del caño Mánamo y también dependen de los materiales originarios.

En las áreas aguas abajo del cierre existe alta

potencialidad para la formación de suelos sulfato ácidos con valores de pH muy bajos y donde también es posible la acidificación de la superficie del suelo al elevarse la mesa de agua. La fuente de acidez en G1,

proviene de la descomposición de la materia orgánica y de la oxidación de la pirita y/o sulfuros de hierro; mientras que en G2, la acidez proviene de la acumulación de H2S y materia orgánica, por la lenta descomposición de ésta por agentes oxidantes como sulfatos e hidróxidos férricos. Es decir, que la acidez de G2, se relaciona más con la composición de sus estratos que con los efectos del cierre, que no son muy marcados a esa profundidad. Este sistema de separación de ambientes de suelos, resulta útil para estudios de pedogénesis, manejo de suelos con diferentes fines y caracterización de suelos con dinámicas hidromórficas variables en el año.

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Effect of UV radiation and elevated CO2 on physiological attributes of canola (Brassica napus L.) grown under water stress

Efecto de la radiación UV y el CO2 elevado sobre caracteres fisiológicos de canola (Brassica napus L.) cultivada

bajo estrés hídrico

Hamid Reza TOHIDI MOGHADAM 1 , Farshad GHOOSHCHI 1 and Hossein ZAHEDI 2

1Department of Agronomy, Varamin-Pishva Branch, Islamic Azad University, Varamin, Iran and 2Department of Agronomy, Islamshahr Branch, Islamic Azad University, Islamshahr, Iran. E-mails:

[email protected], [email protected], [email protected] Corresponding author


ABSTRACT Increased UV radiation on the earth's surface due to depletion of stratospheric ozone layer is one of the changes of current climate-change pattern. In addition, increase of atmospheric CO2 concentration because of fossil fuel application increases annual average temperature in the world and affects plant growth and development. Therefore an experiment was carried out to study the effects of solar UV radiation, UV-B, UV-C radiation and elevated CO2 on some physiological attributes of two canola cultivars (Brassica napus L.) under two irrigation regimes that are complete irrigation and limited irrigation in two consecutive years. Generally, elevated CO2 increased leaf soluble carbohydrates, reducing sugars, glucosinolate and Fv/Fm ratio while carotenoids and soluble proteins decreased. In addition, UV radiation decreased leaf soluble carbohydrates, reducing sugars, chlorophyll, proline and Fv to Fm ratio and increased UV absorbing pigments, soluble proteins and glucosinolate. Leaf soluble carbohydrates, reducing sugars, chlorophyll, and Fv to Fm ratio dramatically decreased because of water deficit stress while other traits were increased due to induced water stress. There were significant differences between cultivars in terms of physiological attributes. Key words: Canola, elevated CO2, UV radiation, water deficit stress

RESUMEN El aumento de la radiación UV sobre la superficie de la tierra debido al agotamiento de la capa estratosférica de ozono es uno de los cambios del patrón del cambio climático común. Además, el incremento de la concentración del CO2 atmosférico debido a la aplicación de combustibles fósiles aumenta la temperatura media anual en el mundo y afecta el crecimiento y desarrollo de las plantas. Por lo tanto, se realizó un experimento en dos años consecutivos para estudiar los efectos de la radiación solar UV, UV-B, radiación UV-C y CO2 elevado sobre algunos caracteres fisiológicos de dos cultivares de canola (Brassica napus L.) bajo dos regímenes de riego, los cuales fueron riego completo y riego limitado. En general, el CO2 elevado incrementó los carbohidratos solubles de las hojas, los azúcares reductores, glucosinolatos y la relación Fv:Fm, mientras que los carotenoides y la proteína soluble se redujeron debido al CO2 elevado. Además, la radiación UV disminuyó los carbohidratos solubles de las hojas, azúcares reductores, clorofila, prolina y la relación Fv:Fm e incrementó los pigmentos que absorben la radiación UV, proteínas solubles y glucosinolato. Los carbohidratos solubles de las hojas, azúcares reductores, la clorofila y la relación Fv: Fm disminuyeron drásticamente debido al estrés del déficit hídrico mientras los otros caracteres se incrementaron debido al estrés hídrico inducido. Hubo diferencias significativas entre los cultivares en términos de los caracteres fisiológicos. Palabras clave: Canola, CO2 elevado, radiación ultravioleta, estrés de déficit hídrico

INTRODUCTION

Depletion of stratospheric ozone can

significantly increase the quantity of ultraviolet radiation reaching the earth’s surface (Taalas et al., 2000). Elevated UV radiation causes a wide range of morphological, physiological and metabolic responses in plants. For example, increases in UV absorbing

compounds such as flavonoids (Olson et al., 1999), anthocyanin, carotenoids and a decrease in the efficiency of photosystem II (Germ et al., 2005) due to chlorophyll degradation have been reported. Some of the mechanisms that could lead to this damage are damage to DNA (Bray and West, 2005). However, many plants are quite resistant to UV radiation. In contrast sensitive plants develop several repair and

Tohidi Moghadam et al. Effect of UV radiation and elevated CO2 on canola grown under water stress


adaptive mechanisms. The first and foremost adaptations are structural modifications such as thickening of cell walls, epicuticular wax formation (Day 1993), and synthesis of anthocyanin and flavonoid (Teramura 1983). One of the most important mechanisms is screening out UV radiation by accumulation of flavonoids, anthocyanins or other UV absorbing compounds in the leaf epidermis (Schmelzer et al., 1988).

The influence of other environmental factors

such as water stress and increasing of CO2 can also interact to alter the balance or consequences of the defence mechanisms described above. Current atmospheric levels of CO2 may double from 340 µL L-1 to 680 µL L-1 by the middle of the 21st century (Gribbin, 1981). Simultaneous with CO2 increasing an increase in photosynthesis and biomass can be expected in C3 plants. In UV sensitive plants, photosynthetic capacity may be reduced directly by the effect of UV radiation on photosynthetic enzymes or disruption of PSII reaction centres, or indirectly by effects on photosynthetic pigments and stomatal function (Teramura, 1983). Both CO2 and UV radiation are expected to increase simultaneously with future changes in global climate and drought stress is reportedly the most important limiting factor in agricultural production in the world. Thus an experiment was performed in order to study on these three environmental factors and their interaction on two canola cultivars. In this study, we investigated the effect of three environmental factors (water stress, different UV radiation and elevated CO2) and their interaction on two canola cultivars that are Okapi and Talaye. In addition we analysed UV absorbing compounds, leaf soluble carbohydrates, reducing sugars, chlorophyll content, soluble proteins, glucosinolate, Fv/Fm and endogenous content of proline accumulated in the tissues as a results of water stress, UV radiation and CO2 treatments.


The experiment was conducted at (35º 59′ N latitude, 50º 75′ E longitude) in the 2008 and 2009 growing season. The experimental design was randomized complete blocks arrangement in factorial with three replicates. The first factor included two varieties of canola, while the second factor was irrigation regimes (complete irrigation and limited irrigation (60% field capacity). The third factor included two CO2 levels (atmospheric concentration; 400 µL.L-1 and elevated concentration; 900 µL.L-1)

and the fourth factor was different levels of UV radiation (UV-A: wavelength > 320 nm or solar radiation, UV-B: 280-320 nm and UV-C: wavelength < 280 nm). In each experimental unit, an erected sheltered frame (1.5m×2.5m×2 m) covered with polyethylene plastic film to prevent CO2 escaping was used. Disinfected canola seeds (Okapi and Talaye) were sown at a depth of 2-3 cm and irrigation was done immediately. All experimental units were irrigated at field capacity until seedling establishment after that in water stress units soil moisture was maintained at 60 percent of field capacity using Time-Domain Reflectometry (T.D.R, soil moisture, model 4593).

During water stress, UV-B and UV-C radiation were delivered on plants by UV lamps. Simultaneous with water stress and UV radiation, CO2 concentration was increased to 900µL.L-1 for treated units. One CO2 capsule was used and CO2 concentration was elevated into covered frames. Carbon dioxide was adjusted to 900µL.L-1 by an electronical sensor (Testo Co. Germany). Nitrogen fertilizer (Urea) was applied in three stages; seed sowing, stem elongation and flowering. A systemic insecticide (Metasystox) was used at flowering stage of canola to protect plants against aphids. Soluble carbohydrate

Soluble carbohydrates (glucose, xylose and mannose) were estimated according to the method of Dubois et al (1956). Leaf samples were homogenized in a mortar and pestle with 3 ml distilled water and homogenate was filtered by filter paper. 0.5 ml phenol (5%) and 2.5 ml sulfuric acid (98%) were added to the homogenate. After reaction, the test tubes were allowed to cool to room temperature. The amount of glucose, xylose and mannose was determined from the absorbance at 480, 485 and 490 nm, respectively. The sugar concentration was calculated from a glucose, xylose and mannose standard curve.

Reducing sugars

Reducing sugars were measured by dinitrosalicylic acid according to the method of Miller (1959). Sucrose was determined after incubation of 0.5 ml of the extract with acetate buffer (pH 4.5) containing 0.05 % invertase. The sucrose level was related to the difference in optical density values between the reactions with and without invertase. The



supernatant that remained after ethanol extractions was analysed for starch according to Dinar et al. (1983). Chlorophyll and carotenoid assay

Chlorophyll was extracted in 80 % acetone from the leaf samples, according to the method of Arnon (1949). Extracts were filtrated and then absorbances of chlorophyll a, b and carotenoids were determined by spectrophotometer (UV-S, Sinco 2100) at 645, 663 and 470 nm. The content of chlorophyll was expressed as mg g-1 .FW. Flavonoids assay

Flavonoids were estimated according to the method of Krizek et al., (1993). Leaf samples were homogenized in a mortar and pestle with 3 ml 1% acetic acid-ethanol solvent (1:99 v: v). The homogenate was centrifuged at 18000 g for 30 min, and then the supernatant was incubated in a water bath for 10 min at 80°C and then allowed to cool to room temperature. The amount of flavonoids was determined from the absorbance at 270, 300 and 330 nm. The content of flavonoids were determined using the extinction coefficient of flavonoids (ε=33000 mol–

2 cm–1). Flavonoid content was expressed as µmol cm-

1. Anthocyanin assay

Anthocyanin content was estimated according to the method of Krizek et al. (1993). Leaf samples were homogenized in a mortar and pestle with 3 ml 1% HCl-methanol solvent (1: 99 v:v). The homogenate was centrifuged at 18000 g for 30 min at 4°C, and then the supernatant was filtered through Whatman #1 to remove particulate matter and stored in darkness at 5°C for 24 h. The amount of anthocyanin was determined from the absorbance at 550 nm. The content of anthocyanin was determined using the extinction coefficient of anthocyanin (ε=33000 mol–2 cm–1). Anthocyanin content was expressed as µmol cm-1. Proline assay

Proline content of leaves was determined according to a modification of the method of Bates et al. (1973). Samples of leaves (0.5 g) were homogenized in a mortar and pestle with 10 ml sulphosalicylic acid (3% w/v), and then centrifuged at

18 000 g for 15 min. Two millilitres of the supernatant was then added to a test tube, to which 2 ml glacial acetic acid and 2 ml freshly prepared acid ninhydrin solution (1.25 g ninhydrin dissolved in 30 ml glacial acetic acid and 20 ml 6 M orthophosphoric acid) were added. The test tubes were incubated in a water bath for 1 h at 100°C and then allowed to cool to room temperature. Four millilitres of toluene were then added to the tubes and then mixed on a vortex mixer for 20 s. The test tubes were allowed to stand for at least 10 min, to allow separation of the toluene and aqueous phases. The toluene phase was carefully pipetted out into a glass test tube and its absorbance was measured at 520 nm in a spectrophotometer. The content of proline was calculated from a standard curve. Soluble proteins

The protein content of the crude extract was determined using bovine serum albumin (BSA) as a standard, according to the method of Bradford (1976). One millilitre of Bradford solution was added to 100 µl crude extract and absorbance recorded at 595 nm for estimation of total protein content. The protein concentration was calculated from a BSA standard curve. Glucosinolate assay

Glucosinolate content was measured according to the method of Embaby et al. (2010). Two hundred mg of canola meal were transferred to a test tube and heated in a water-bath at 75° C for 1 min. Two millilitres of boiling methanol solution (70% v/v) were added and 200 μl of 20 mmol/internal standard solution of sinigrin were added immediately. The heating at 75° C was continued for a further 10 min, shaking the tube at regular intervals. The tube was centrifuged at 3000g for 3 min and the supernatant was transferred to another tube. Two millilitres of boiling methanol solution were added to the tube containing the solid residue and the tube was reheated for 10 min, and then centrifuged for 3 min, as described above. The supernatant was added to the tube containing the first supernatant and the volume of the combined extracts was adjusted to 5 ml with water.

Pasteur pipettes were placed vertically on a

stand and a glass wool plug placed in the neck of each pipette. Half a ml of suspension of ion exchange resin was transferred to each pipette. The pipettes were



rinsed with 2 ml of the imidazole formate solution (6 mol) followed with 1 ml portion of water. One millilitre of the glucosinolate extract was transferred to a prepared column and two 1 ml portions of sodium acetate buffer were added. The buffer was drained after each addition. Diluted purified sulfatase solution was added to the column (75 μl) and left to act overnight at ambient temperature. The second day, the desulfoglucosinolate was eluted with two 1 ml portions of water and collected in a tube placed under the column. Then the sample was ready for HPLC analysis.

The different glucosinolates in canola meal

were determined by using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The desulfoglucosinolates were separated using a type C18 column with a flow rate of 0.5 ml/min at 30° C. Elution of desulfoglucosinolates from HPLC was performed by a gradient system of water (A) and acetonitrile/water (25:75, v/v, B). The total running time was 45 min with a gradient as follows: 100% A and 0% B for 5 min, then in 35 min to 0% A and 100% B and in 5 min back to 100%A and 0%B. An UV detector was used at a wavelength of 229 nm. Individual glucosinolates were identified in comparison with the retention time of siningrin standard. Quantification of individual glucosinolates was accomplished using the response factors as published in the ISO protocol (ISO Method, 1992).Total and individual glucosinolates are expressed as μmol g−1. Maximum photochemical efficiency

Maximum photochemical efficiency was determined by a portable fluorometer (PAM-2000, H WalsGmbH, Effeltrich, Germany). Before measurement, the leaves were dark adapted for 30 min. The maximum photochemical efficiency of PSII was determined from the ratio of variable (Fv) to maximum (Fm) fluorescence.

All data were analysed using SAS software and Duncan's Multiple Range Tests was used to measure statistical differences between treatments.


Leaf soluble carbohydrates

Water deficit stress, carbon dioxide and UV radiation had significant effects on soluble carbohydrates in canola leaves, and these results were

similar in both years of experiment (Table 1). Also we observed that canola cultivars differed in terms of leaf soluble carbohydrates in that leaf soluble carbohydrate in Talaye was more than Okapi. In addition, water deficit stress and UV radiation significantly decreased leaf soluble carbohydrates. In contrast elevated CO2 increased leaf soluble carbohydrates (Table 2). Interaction between cultivar and other treatments; including water deficit stress, elevated CO2 and UV radiation showed that, Talaye cultivar had the highest soluble carbohydrate in comparison to Okapi cultivar (Table 3).

The results showed that under conditions of

complete irrigation or limited irrigation increasing CO2 can increase soluble carbohydrate in leaves. Furthermore, regardless of presence of water deficit stress or elevated CO2, UV radiation dramatically decreased leaf soluble carbohydrates (Table 3). Three way interactions on leaf soluble carbohydrates are shown in Table 4. The highest leaf soluble carbohydrates were observed in Talaye cultivars when these plants were grown under condition of complete irrigation and elevated CO2 under natural sunlight (Table 5). UV-C radiation and water deficit stress significantly decreased leaf soluble carbohydrates in Okapi cultivars under condition of ambient CO2 as this cultivar had the lowest leaf soluble carbohydrates. It is reported that thylakoid membranes can be damaged by oxygen free radicals induced by UV stress and then thylakoid membrane integrity would be decreased and thus photosynthetic process and energy production would be decreased (Mazza et al., 2000).

Additionally, several studies on the effects of

UV radiation on plant carbohydrates have been carried out, some indicating increases in response to UV-B (Hilal et al., 2004) and others indicating decreases (Correia et al., 2005). This may be due to diversity of plant tissue or experimental conditions. In the present work, significant effects of UV radiation on total soluble carbohydrates was observed for both UV-B and UV-C radiation. Such increases have been reported in UV-B irradiated leaves of pea and corn (Santos et al., 1993; He et al., 1994). Reducing sugars

Reducing sugar content was significantly affected by water deficit stress, elevated CO2 and UV radiation. Although water stress and UV radiation decreased reducing sugars, elevated CO2 increased



them (Table 2). The results showed that, Talaye cultivars had more sugar content than Okapi cultivar and these results were similar in both years of study. Alternatively, reducing sugars might increase during water stress, if sugar formation is a response to either osmotic regulation or respiration needs. Reducing sugars might increase after water stress due to failure in starch deposition (Hodgson et al.,, 1973) or the conversion of starch to sugars (Isherwood, 1973). Experimental evidence to support alternative hypotheses is sketchy. Total reducing sugar content was generally decreased by UV radiation. Decline in reducing sugar content due to UV radiation could be due to the damage caused to chloroplasts and photosynthetic systems. High levels of UV-B radiation have reportedly caused down-regulation of photosynthetic genes, leading to reduced levels of glucose in common bean leaves (Mackerness et al., 1997).

Chlorophyll

Significant effects of treatments and the changes in total chlorophyll content due to different treatments are shown in Tables 1, 2, 3, 4 and 5.

Significant depressing effects of water stress

and UV radiation on total chlorophyll content, compared to the control treatments, indicate adverse effects of these abiotic stresses on the plants. It is worth mentioning that, no significant difference in total chlorophyll content was observed between ambient CO2 and elevated CO2 concentration. A similar result was found when two canola cultivars were compared in terms of chlorophyll content.

Exposure of canola plants to increasing UV-B and UV-C intensity reduced the content of chlorophyll. The lowest chlorophyll content was obtained from Okapi plants grown under ambient CO2

Table 1: Analysis of variance on some physiological attributes of two canola cultivars affected by water stress, carbon

dioxide and UV radiation. S.O.V df LSC RS Chlor Carot Flav Anthocy Proline SP Gluc Fv/Fm Year 1 ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns R (Year) 4 * ns * ns ns ns ns ns ns ns V 1 ** ** ns ** ns ns ** ** ns ns W 1 ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** C 1 ** ** ns ** ns ns ns ** ** ** U 2 ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** V*W 1 ns * ns ns ns * ns ** ns ** V*C 1 ns ns ** ns ns * ns ns ** ns V*U 2 ** ns ns ** ** ns ns ns ns ** W*C 1 ** ** ** ** * ns ns ns ** ns W*U 2 ns ** ** ** ** ** ns ** ** ** C*U 2 ** ns ns ** ** ** ns ** ** ** VWC 1 ns ns ** ** * ns * ns ** * VWU 2 ** ** ns ** ** ** ns ns * ** WCU 2 ** ** ns ** ns ns ** ** ** ** VCU 2 ** ** ns ** ns ns ns ns ns ns VWCU 2 ** ns ** ** ** ** ns ns ns ** Year (V) 1 ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns Year (W) 1 ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns Year (C) 1 ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns Year (U) 2 ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns C.V 5.97 8.09 8.05 4.94 10.19 23.54 17.92 10.80 6.41 4.66 S. O. V.: Source of variation; df: Degree of freedom; R: replication; V: variety; W: water stress; C: carbon dioxide; U: UV radiation; LSC: Leaf soluble carbohydrates (mg.g-1 FW); RS: Reducing sugars (mg.g-1 FW); Chlor: Chlorophyll (mg.g-1 FW); Carot: Carotenoids (mM.cm-1); Flav: Flavonoids (mM.cm-1); Anthocy: Anthocyanin (mM.cm-1); Proline (mg.g-1 FW; SP: Soluble proteins (mg.g-1 FW); Gluc: Glucosinolate (as μmol g-1) y ratio Fv/Fm. *, ** significant at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively and, ns not significant.



concentration and subjected to water deficit stress and UV-C radiation (Table 5).

Chlorophylls play a central part in the energy capturing system of plants and so any significant alteration in their concentrations is likely to cause a marked effect on the plants’ life (Shweta and Agrawal, 2006).

Damage to pigments and plastids, as well as decreased chlorophyll content because of water stress has been reported (Castrillo and Turujillo, 1994). The researchers also found that water stress also increases the speed of chlorophyll severance (Schutz and Fangmeier, 2001).

Reduction in chlorophyll contents by excess UV-B radiation has been reported in sessile oak (Quercus petraea L.) (Mészáros et al., 2001). A diminished chlorophyll concentration is a more common symptom of UV radiation stress. This can be attributed to inhibition of biosynthesis of pigments under UV exposure (Musil et al, 2002). Mackerness et al. (1999) suggested that under UV-B stress plants sacrifice their chloroplasts in order to protect the rest of the cell.

UV absorbing pigments

Carotenoids, flavonoids and anthocyanin concentration showed an increasing trend with decreasing of UV wavelength and water deficit stress. Elevated CO2 had no significant effect on UV absorbing pigments except a little decline in carotenoid content. Also there was no significant difference between canola cultivars and result were similar in both years of experiment (Table 2, 3, 4 and 5).

Increase of UV absorbing pigments due to UV radiation points to the photo-protection role of these pigments in photosynthetic systems by dissipating excess excitation energy through the xanthophylls cycle (Demming Adams and Adams, 1992).

Accumulation of UV absorbing pigments such as carotenoids, flavonoids and anthocyanins is one of the ways by which plants alleviate the harmful effects of UV stress. Increase in flavonoid content is in support of the results obtained by Shweta and Agrawal (2006) in spinach (Spinacia oleracea L.), by Hilal et al. (2004) in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) and by Rathore et al. (2003) in wheat

Table 2: Main effects year, variety, water stress, carbon dioxide and UV radiation on some physiological attributes.

Treatments Levels LSC RS Chlor Carot Flav Anthocy Proline SP Gluc Fv/Fm

Year First 18.80a 22.50a 2.38a 0.80a 0.81a 0.64a 0.06a 0.63a 20.22a 0.41a Second 18.43a 22.13a 2.42a 0.76a 0.83a 0.67a 0.07a 0.61a 20.19a 0.39a

Variety Okapi 17.51b 20.76b 2.39a 0.74b 0.82a 0.64a 0.06a 0.65a 20.39a 0.41a Talaye 20.10a 24.25a 2.38a 0.78a 0.80a 0.64a 0.05b 0.61b 19.99a 0.41a

Water stress

Complete 24.64a 28.50a 3.34a 0.67b 0.74b 0.53b 0.04b 0.46b 18.77b 0.45a Limited 12.97b 16.51b 1.43b 0.85a 0.88a 0.75a 0.07a 0.80a 21.61a 0.36b

Carbon dioxide

400 ppm 17.62b 21.30b 2.36a 0.77a 0.80a 0.62a 0.05a 0.69a 18.93b 0.39b 900 ppm 19.98a 23.70a 2.41a 0.75b 0.82a 0.66a 0.06a 0.57b 21.45a 0.42a

UV radiation

A 21.15a 25.01a 2.55a 0.63c 0.57c 0.24c 0.04c 0.44c 14.52c 0.49a B 18.28b 22.37b 2.40b 0.80b 0.89b 0.72b 0.06b 0.67b 21.39b 0.43b C 16.98c 20.12c 2.20c 0.85a 0.97a 0.96a 0.07a 0.77a 24.66a 0.30c

LSC: Leaf soluble carbohydrates (mg.g-1 FW); RS: Reducing sugars (mg.g-1 FW); Chlor: Chlorophyll (mg.g-1 FW); Carot: Carotenoids (mM.cm-1); Flav: Flavonoids (mM.cm-1); Anthocy: Anthocyanin (mM.cm-1); Proline (mg.g-1 FW); SP: Soluble proteins (mg.g-1 FW); Gluc: Glucosinolate (as μmol g-1) y ratio Fv/Fm Means within a column (levels) at the same treatment with similar letters are not significant at the 5% probability level according to Duncan's Multiple Range Tests.



(Triticum aestivum L.). In this study, UV absorbing pigment concentrations were significantly increased in leaves of canola plants exposed to UV-C radiation. Although water deficit stress had additive effects on these pigments the effect of UV radiation, especially UV-C radiation, was more noticeable.

Proline

Water deficit stress and UV radiation stress significantly increased proline content in leaves of both canola cultivars while elevated CO2 had no significant effect. Accumulation of proline due to water deficit stress as a water status regulator amino

Table 3: Two way interaction between treatments on some physiological attributes.

Variety WS LSC RS Chlor Carot Flav Anthocy Proline SP Gluc Fv/Fm

Okapi Complete 23.33b 26.41b 3.36a 0.64d 0.75b 0.50b 0.05c 0.46c 18.98a 0.44b Limited 11.69d 15.10d 1.42b 0.84b 0.89a 0.78a 0.07a 0.84a 21.80a 0.37c

Talaye Complete 25.94a 30.58a 3.33a 0.69c 0.73b 0.55b 0.04d 0.46c 18.56b 0.46a limited 14.26c 17.91c 1.44b 0.87a 0.87a 0.72a 0.06b 0.76b 21.42a 0.36d

Variety CD

Okapi 400 ppm 16.16c 19.54d 2.31b 0.75b 0.82a 0.65ab 0.06a 0.72a 19.65c 0.39b 900 ppm 18.86b 21.97c 2.46a 0.72c 0.82a 0.64ab 0.06a 0.58c 21.14b 0.42a

Talaye 400 ppm 19.09b 23.06b 2.40ab 0.79a 0.78b 0.59b 0.05b 0.66b 18.21d 0.39b 900 ppm 21.11a 25.43a 2.36b 0.78a 0.83a 0.68a 0.05b 0.56c 21.77a 0.42a

Variety UV radiation

Okapi UV-A 19.22b 22.88c 2.52ab 0.59e 0.62c 0.28c 0.05c 0.48c 14.88c 0.50a UV-B 17.37d 20.59d 2.44bc 0.79c 0.89b 0.73b 0.06b 0.69b 21.30b 0.42c UV-C 15.93e 18.80e 2.20d 0.84b 0.96a 0.93a 0.07a 0.78a 25.00a 0.31d

Talaye UV-A 23.09a 27.13a 2.59a 0.67d 0.53d 0.21c 0.04d 0.41d 14.16c 0.49a UV-B 19.18b 24.15b 2.35c 0.81c 0.89b 0.71b 0.05c 0.65b 21.48b 0.44b UV-C 18.03c 21.45d 2.21d 0.86a 0.98a 0.98a 0.06b 0.76a 24.33a 0.30d

WS CD

Complete 400 ppm 23.19b 26.84b 3.39a 0.65d 0.71c 0.48c 0.04b 0.51c 16.14b 0.44b 900 ppm 26.09a 30.15a 3.30a 0.68c 0.77b 0.57b 0.04b 0.41d 21.41a 0.46a

Limited 400 ppm 12.06d 15.76d 1.33c 0.88a 0.89a 0.76a 0.07a 0.86a 21.72a 0.35d 900 ppm 13.88c 17.25c 1.53b 0.82b 0.87a 0.75a 0.07a 0.73b 21.50a 0.38c

WS UV radiation

Complete UV-A 26.97a 30.63a 3.41a 0.50d 0.45d 0.11d 0.03e 0.28d 12.97d 0.56a UV-B 24.16b 29.37b 3.43a 0.74c 0.87b 0.69b 0.04d 0.47c 18.65b 0.46b UV-C 22.78c 25.50c 3.19b 0.75c 0.91b 0.78b 0.06c 0.63b 24.70a 0.33e

Limited UV-A 15.33d 19.39d 1.70c 0.75c 0.70c 0.38c 0.06c 0.61b 16.07c 0.43c UV-B 12.40e 15.38e 1.37d 0.86b 0.90b 0.75b 0.07b 0.87a 24.13a 0.39d UV-C 11.18f 14.75e 1.21e 0.95a 1.04a 1.13a 0.08a 0.91a 24.63a 0.27f

CD UV radiation

400 ppm UV-A 20.31b 23.85b 2.51ab 0.59e 0.57d 0.25d 0.04c 0.48e 13.91e 0.49b UV-B 17.57d 21.57c 2.37c 0.82b 0.90bc 0.76bc 0.06b 0.73b 19.08c 0.40d UV-C 14.99e 18.48d 2.19d 0.89a 0.93b 0.85b 0.07a 0.85a 23.81b 0.29f

900 ppm UV-A 22.00a 26.17a 2.60a 0.66d 0.58d 0.24d 0.04c 0.41f 15.14d 0.50a UV-B 18.98c 23.18b 2.43bc 0.78c 0.87c 0.68c 0.06b 0.60d 23.70b 0.45c UV-C 18.97c 21.77c 2.21d 0.81b 1.01a 1.07a 0.07a 0.69c 25.52a 0.31e

LSC: Leaf soluble carbohydrates (mg.g-1 FW); RS: Reducing sugars (mg.g-1 FW); Chlor: Chlorophyll (mg.g-1 FW); Carot: Carotenoids (mM.cm-1); Flav: Flavonoids (mM.cm-1); Anthocy: Anthocyanin (mM.cm-1); Proline (mg.g-1 FW); SP: Soluble proteins (mg.g-1 FW); Gluc: Glucosinolate (as μmol g-1) y ratio Fv/Fm Means within a column (two factor interaction) with similar letters are not significant at the 5% probability level according to Duncan's Multiple Range Tests. Water stress (WS) and carbon dioxide (CD).



Table 4: Three way interaction between treatments on some physiological attributes. V or WS or CD or R LSC RS Chlor Carot Flav Anthocy Proline SP Gluc Fv/Fm

Oka

pi Complete 400 ppm 21.59c 24.74c 3.42a 0.64ef 0.75b 0.51c 0.05d 0.51d 16.38e 0.43c

900 ppm 25.07b 28.08b 3.29a 0.63f 0.75b 0.50c 0.05d 0.41e 21.59bc 0.46b

Limited 400 ppm 10.73g 14.34g 1.20d 0.86b 0.90a 0.79a 0.07b 0.92a 22.92a 0.36e 900 ppm 12.64f 15.86f 1.63b 0.81c 0.89a 0.78a 0.08a 0.75c 20.69d 0.38d

Tala

ye Complete 400 ppm 24.78b 28.94b 3.35a 0.66e 0.68c 0.46c 0.03e 0.51d 15.91e 0.45b

900 ppm 27.10a 32.23a 3.30a 0.73d 0.79b 0.64b 0.04e 0.40e 21.22cd 0.47a

Limited 400 ppm 13.40e 17.18e 1.45c 0.91a 0.88a 0.72ab 0.06c 0.80b 20.52d 0.34f 900 ppm 15.12d 18.64d 1.42c 0.82c 0.86a 0.73ab 0.06c 0.71c 22.31ab 0.38d

Oka

pi Complete

UV-A 25.00b 28.78b 3.37ab 0.41g 0.52e 0.16e 0.03de 0.29f 13.80d 0.56a UV-B 22.72cd 26.71c 3.48a 0.74e 0.85c 0.63c 0.05c 0.47e 18.37b 0.44c UV-C 22.26d 23.74d 3.22bc 0.77e 0.89bc 0.72bc 0.07b 0.63c 24.79a 0.33e

Limited UV-A 13.44f 16.98f 1.67d 0.76e 0.71d 0.40d 0.06b 0.68c 15.97c 0.44c UV-B 12.03g 14.47gh 1.40e 0.84d 0.93b 0.83b 0.08a 0.90a 24.22a 0.39d UV-C 9.59h 13.85h 1.18f 0.91b 1.04a 1.13a 0.08a 0.93a 25.22a 0.28f

Tala

ye Complete

UV-A 28.94a 32.47a 3.45a 0.59f 0.38f 0.06e 0.02e 0.27f 12.15e 0.56a UV-B 25.59b 32.02a 3.37ab 0.74e 0.90bc 0.75bc 0.04d 0.46e 18.93b 0.49b UV-C 23.29c 27.26c 3.16c 0.74e 0.93b 0.84b 0.05c 0.64c 24.62a 0.33e

Limited UV-A 17.23e 21.79e 1.73d 0.74e 0.69d 0.36d 0.05c 0.54d 16.18c 0.43c UV-B 12.77fg 16.29f 1.34ef 0.87c 0.88bc 0.68c 0.06b 0.84b 24.04a 0.38d UV-C 12.77fg 15.65fg 1.25ef 0.99a 1.04a 1.13a 0.08a 0.89ab 24.03a 0.27g

Com

plet

e

400 ppm UV-A 25.05b 28.30c 3.48a 0.42g 0.41g 0.10g 0.04e 0.29g 11.61g 0.55b UV-B 23.44c 27.72cd 3.45a 0.75de 0.89d 0.72de 0.04de 0.57e 13.12f 0.44d UV-C 21.06d 24.50e 3.23bc 0.79d 0.85d 0.62e 0.05d 0.68d 23.69c 0.33g

900 ppm UV-A 28.89a 32.95a 3.34ab 0.59f 0.48f 0.12g 0.02f 0.27g 14.33e 0.57a UV-B 24.87b 31.01b 3.40a 0.73e 0.86d 0.66e 0.04de 0.36f 24.17bc 0.49c UV-C 24.49b 26.50d 3.15c 0.72e 0.97bc 0.94c 0.06c 0.59e 25.71a 0.33g

Lim

ited

400 ppm UV-A 15.56e 19.40f 1.54e 0.77d 0.73e 0.40f 0.05d 0.67d 16.21d 0.43d UV-B 11.71g 15.42h 1.29fg 0.89b 0.92cd 0.80d 0.07bc 0.90b 25.04ab 0.36f UV-C 8.92h 12.47i 1.15g 1.00a 1.02ab 1.07b 0.08a 1.01a 23.92c 0.26i

900 ppm UV-A 15.11e 19.38f 1.86d 0.73e 0.68e 0.35f 0.06c 0.55e 15.94d 0.44d UV-B 13.09f 15.34h 1.45ef 0.83c 0.89d 0.70de 0.07bc 0.84c 23.22c 0.41e UV-C 13.44f 17.03g 1.28g 0.89b 1.06a 1.20a 0.08ab 0.80c 25.33a 0.29h

Oka

pi 400 ppm

UV-A 18.65de 22.38de 2.45ac 0.57i 0.61e 0.27f 0.05de 0.52e 14.73e 0.49b UV-B 16.08f 19.74g 2.39bc 0.81cde 0.92bcd 0.81cd 0.06c 0.76b 19.55d 0.40e UV-C 13.75g 16.50h 2.09d 0.88b 0.94bc 0.87bc 0.07ab 0.86a 24.67ab 0.30gh

900 ppm UV-A 19.79c 23.39cd 2.59a 0.60h 0.62e 0.28f 0.05ef 0.44f 15.04e 0.51a UV-B 18.67de 21.44ef 2.49ab 0.77f 0.86d 0.65e 0.07bc 0.61d 23.04c 0.43d UV-C 18.11e 21.09efg 2.31c 0.80def 0.98ab 0.99b 0.08a 0.69c 25.33ab 0.32f

Tala

ye 400 ppm

UV-A 21.96b 25.32b 2.56a 0.61h 0.53f 0.23f 0.03g 0.43fg 13.09f 0.49b UV-B 19.07cde 23.39cd 2.35bc 0.83c 0.89cd 0.71de 0.05de 0.71c 18.61d 0.40e UV-C 16.24f 20.46fg 2.29c 0.91a 0.92bcd 0.82cd 0.06cd 0.83a 22.94c 0.29h

900 ppm UV-A 24.21a 28.95a 2.61a 0.72g 0.54f 0.19f 0.04gf 0.38g 15.23e 0.50ab UV-B 19.29cd 24.92bc 2.36bc 0.78ef 0.89cd 0.71de 0.05ef 0.60d 24.36b 0.47c UV-C 19.83c 22.44de 2.12d 0.82cd 1.04a 1.15a 0.06bc 0.70c 25.71a 0.31fg

LSC: Leaf soluble carbohydrates (mg.g-1 FW); RS: Reducing sugars (mg.g-1 FW); Chlor: Chlorophyll (mg.g-1 FW); Carot: Carotenoids (mM.cm-1); Flav: Flavonoids (mM.cm-1); Anthocy: Anthocyanin (mM.cm-1); Proline (mg.g-1 FW); SP: Soluble proteins (mg.g-1 FW); Gluc: Glucosinolate (as μmol g-1) y ratio Fv/Fm Means within a column (three factor interaction) with similar letters are not significant at the 5% probability level according to Duncan's Multiple Range Tests. Variety (V), water stress (WS), carbon dioxide (CD) and UV radiation (R).



acid has been known previously (Moradshahi et al., 2004; Din et al, 2011). In this study, proline content was increased too. According to Saradhi et al. (1995), free proline might have the capacity to scavenge and/or reduce the production of free radicals and could be an essential tool in UV protection as well as the relative contribution of other mechanisms to the overall tolerance of plants to UV radiation. Thus we concluded that, proline accumulation in plants subjected to UV radiation may be attributed to regulator effect of proline in cell water status. Soluble proteins The results showed that soluble proteins were increased due to water deficit stress and UV radiation while increase of CO2 decreased soluble proteins in canola leaf tissues. Also Okapi cultivar had high level of proteins compared to Talaye cultivar (Table 2).

It seems that, water stress or UV radiation leads to protein breaking down and soluble protein content would be increased in plant tissues. Glucosinolate

Glucosinolate content increased under conditions of water deficit stress, elevated CO2 and UV radiation. There was no significant difference between cultivars on glucosinolate content. Enhancement of glucosinolate content was parallel with decrease of UV wavelength so that in those plants which were subjected to UV-C radiation glucosinolate content was at maximum amount (Table 2). Interaction among different treatments showed that the highest glucosinolate content was observed in those plants which received UV radiation and high CO2 concentration and a water deficit stress. There are few studies about glucosinolate accumulation in response to water stress, although the previous studies

Table 5: Four way interaction between treatments on some physiological attributes. V WS CD R LSC Chlor Carot Flav Anthocy Fv/Fm

Okapi

Complete

400ppm A 23.43e 3.51a 0.37i 0.53i 0.17gh 0.54cd B 20.72f 3.49a 0.75g 0.86de 0.67cd 0.42g C 20.63f 3.27abcd 0.81ef 0.87cd 0.69cd 0.32j

900ppm A 26.58b 3.23bcd 0.46h 0.51i 0.14gh 0.58a B 24.73de 3.47ab 0.73g 0.84de 0.60cde 0.45e C 23.90de 3.17cd 0.72g 0.90cd 0.76cd 0.34ij

Limited

400ppm A 13.88hi 1.39h 0.77fg 0.70gh 0.37f 0.45ef B 11.44lm 1.30hi 0.87cd 0.98abc 0.96b 0.37h C 6.87n 0.91j 0.94b 1.02ab 1.06ab 0.27k

900ppm A 13.00ijk 1.94e 0.75g 0.73fgh 0.43ef 0.44efg B 12.61ijkl 1.51gh 0.82ef 0.88cd 0.70cd 0.42g C 12.32jklm 1.45h 0.87cd 1.06a 1.21a 0.29k

Talaye

Complete

400ppm A 26.68b 3.45ab 0.46h 0.30j 0.03h 0.56bc B 26.17bc 3.41abc 0.76g 0.92bcd 0.78c 0.45e C 21.50f 3.20cd 0.76g 0.82def 0.56de 0.34ij

900ppm A 31.21a 3.45ab 0.73g 0.46i 0.10gh 0.56ab B 25.01cd 3.34abcd 0.73g 0.89cd 0.72cd 0.52d C 25.09cd 3.13d 0.73g 1.03a 1.11ab 0.33j

Limited

400ppm A 17.24g 1.68fg 0.77fg 0.76efg 0.44ef 0.42g B 11.97klm 1.29hi 0.91bc 0.86d 0.650cd 0.36hi C 10.97m 1.39h 1.06a 1.02a 1.08ab 0.24l

900ppm A 17.22g 1.78f 0.72g 0.63h 0.28fg 0.44efg B 13.57hij 1.39h 0.84de 0.89cd 0.71cd 0.41g C 14.57h 1.11ij 0.91bc 1.06a 1.19a 0.29k

LSC: Leaf soluble carbohydrates (mg.g-1 FW); RS: Reducing sugars (mg.g-1 FW); Chlor: Chlorophyll (mg.g-1 FW); Carot: Carotenoids (mM.cm-1); Flav: Flavonoids (mM.cm-1); Anthocy: Anthocyanin (mM.cm-1); Proline (mg.g-1 FW); SP: Soluble proteins (mg.g-1 FW); Gluc: Glucosinolate (as μmol g-1) y ratio Fv/Fm Means within a column (four factor interaction) with similar letters are not significant at the 5% probability level according to Duncan's Multiple Range Tests. Variety (V), water stress (WS), carbon dioxide (CD) and UV radiation (R).



indicate that environmental factors such as light (Engelen-Eigles et al., 2006), temperature (Velasco et al., 2007) and heavy metals (Tolra et al., 2006) alter the glucosinolate content. Increase of glycerinate in response to water deficit stress may be a strategy to increase plant resistance to water stress. In addition, it has been suggested that high concentrations of organic solutes in the cytoplasm, including proline, sucrose, glycine betaine and secondary metabolites, such as glucosinolates, contribute to the osmotic balance (López- Berenguer et al., 2009). Glucosinolates may have a potential role in osmotic adjustment and might be an adaptive component of salt tolerance (López-Berenguer et al., 2009). Other studies have reported that mechanical impacts also increase glucosinolate concentration in Brassica vegetables (Bodnaryk, 1992). Some abiotic stress factors, such as UV-B (Schreiner et al., 2009) and water stress (Zhang et al., 2008), lead to increased glucosinolate concentration in nasturtium and turnip. Ratio Fv/Fm

Maximum photochemical efficiency decreased due to water stress and UV radiation in contrast, elevating of CO2 increased Fv to Fm ratio (Table 2). The decline in the Fv/Fm ratio is a good indicator of photoinhibitory damage caused by light or other environmental stresses. In this study we found that water stress and UV radiation had strong effect on Fv to Fm ratio and decreased this index. Chlorophyll fluorescence that decreased under UV radiation at both ambient and elevated CO2 indicates that UV radiation might have damaged the D1 and D2 proteins of PS II (Olsson et al., 2000) and degraded chlorophyll, which might have resulted in reduced quantum efficiency or lower photosynthetic capacity. In the case of photosynthesis, chlorophyll has a crucial role in the production of assimilates. Also, we observed that, increasing of CO2 concentration improved maximum photochemical efficiency; it seems that, elevated CO2 can improve photosynthesis efficiency via increase of CO2 accessibility.

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Modelación de la infiltración en un campo agrícola de la cuenca del río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela

Modeling of the infiltration in a crop field of Chirgua basin, Carabobo state, Venezuela

Edilberto GUEVARA PÉREZ y Adriana MÁRQUEZ ROMANCE

Centro de Investigaciones Hidrológicas y Ambientales (CIHAM). Facultad de Ingeniería, Universidad

de Carabobo, Valencia, estado Carabobo, Venezuela. E-mails: [email protected] y [email protected] Autor para correspondencia



RESUMEN El objetivo del trabajo es comparar los parámetros de la infiltración estimados mediante el uso de nueve modelos: cuatro con base física, dos semi-empíricos y tres empíricos, utilizando los resultados de 107 pruebas de campo de infiltración realizadas en suelos agrícolas de la cuenca del río Chirgua, Estado Carabobo, Venezuela. Los suelos se clasifican entres grupos: arcilla limosa, limo orgánico y arena limosa; se evaluaron dos condiciones de humedad durante las pruebas: alta y baja. Se considera que los ajustes de los modelos son satisfactorios cuando el coeficiente R2 es igual o mayor que 0,7. Los modelos que incluyen la variable tiempo en su estructura, tal como Mishra-Singh, Kostiakov y Horton, arrojaron un ajuste satisfactorio. El nivel de significancia de los parámetros de los modelos Horton y Kostiakov es más elevado para el caso de las diferentes condiciones de humedad que para el de los tipos de suelo; para el conjunto total de la serie de datos, los resultados son similares a los obtenidos para diferentes tipos de suelo; los tres tipos de suelo responden de la misma manera frente a la tasa de infiltración. Palabras clave: Infiltración, modelos conceptuales, modelos empíricos, procesos hidrológicos

ABSTRACT The objective of this study is to compare the estimated infiltration parameters using nine models, four physically based, two semi-empirical and three empirical, using results of 107 infiltration field trials conducted in agricultural soil of Chirgua river basin, Carabobo, Venezuela. Soils characteristics in the research plots range from silty sand to organic silt. Results of regression analysis show that the parameters of models of Mishra-Singh, Kostiakov and Horton explained up to 70% of variability (minimum R2= 0,70). Models that include the time variable in their structure, as Mishra-Singh, Kostiakov and Horton, resulted in satisfactory adjustment of the estimated values to those observed. The significance level of the Kostiakov and Horton model parameters is higher for the case of different humidity conditions as for the soil types. For the entire data set, the results are comparable to those obtained for different soil types; the three soil types respond in the same manner against the infiltration rate. Key words: infiltration, conceptual models, empirical models, hydrological processes.

INTRODUCCIÓN

La infiltración es un fenómeno de tres

procesos independientes complejos y sólo parcialmente comprendidos: el paso del agua de la superficie al interior del suelo, el movimiento a través del perfil debido al gradiente de humedad en la zona de aireación y el movimiento debido a la succión por parte de las plantas del agua contenida en los espacios porosos del suelo. Esos procesos dependen de las variables que determinan el estado del sistema hidrológico; es decir, de la intensidad y duración de las precipitaciones, condiciones antecedentes de

humedad, características físicas e hidráulicas del suelo, estado de la superficie del suelo, cobertura vegetal, composición mecánica del suelo y de la intervención del hombre; por lo que no es posible obtener una expresión única para toda una unidad taxonómica de suelo debido a la falta de uniformidad (Menhg et al., 2006; Van de Genachte, 1996; Guevara, 1990).

La infiltración es, por tanto, un proceso que siempre posee un interés científico y que sigue siendo modelado por parte de los profesionales dedicados a los recursos de agua y suelo y las ciencias

Guevara Pérez y Márquez. Modelación de la infiltración en un campo agrícola de la cuenca del río Chirgua, Venezuela


del agro, debido a su papel fundamental en la hidrología superficial y subterránea y la agricultura de riego; su magnitud se cuantifica por medio de parámetros que se estiman usando diferentes tipos de modelos.

Desde el punto de vista hidrológico, la infiltración se considera como una pérdida o abstracción, muy importante durante una tormenta; es decir, representa una parte de la porción de lluvia que no escurre, humedece al suelo en la zona de aireación y alimenta al flujo subterráneo por percolación profunda; su magnitud varía con el estado del sistema hidrológico, desde un porcentaje muy bajo para condiciones altamente impermeables hasta valores cercanos al 100 por ciento para condiciones altamente permeables. La abstracción o pérdida de la lluvia por infiltración durante una tormenta permiten determinar la lluvia efectiva; es decir, la que escurre superficialmente y que va ocasionando la erosión, ya sea laminar, en surcos, causes o cárcavas. En este sentido, desde el punto de vista hidrológico, se considera a la infiltración como un componente de la modelación de la erosión (Guevara y Cartaya, 2004). Desde el punto de vista de la ingeniería de riego, las curvas de velocidad de infiltración y de infiltración acumulada sirven para establecer los parámetros de diseño de los sistemas de riego, tal como tiempo para que se infiltre la lámina de riego, así como, frecuencia y duración de riego. En tal sentido, la información sobre la infiltración le permite al ingeniero agrícola o agrónomo responder a las interrogantes de cuánto, cuándo y cómo regar para que su diseño sea el óptimo (Guevara, 1990).

Debido al comportamiento diferente de las pruebas de infiltración en campo y laboratorio, no siempre es evidente cuál de los modelos de estimación de los parámetros de la infiltración es el mejor y bajo qué condiciones. Por ello, en estudios sobre evaluación comparativa de resultados, sólo se suele considerar entre dos a cuatro modelos para ser ajustados mediante pruebas de laboratorio o mediciones de campo.

Para estimar la infiltración se han desarrollado numerosos modelos matemáticos, los cuales, en general, pueden dividirse en tres grupos (Mishra et al.,1999): (1) teóricos o con base física; (2) semi-empíricos; y (3) empíricos. Los modelos con base física son de complejidad variable; se fundamentan en la Ley de Conservación de la Masa y la Ley de Darcy, dependiendo de las consideraciones

de dimensionalidad, dinámica de flujos, conductividad hidráulica-carga capilar (o contenido de agua), relación de retención, condiciones límites e iniciales. En este grupo están los de Green y Ampt (1911), Philip (1957,1969), Mein y Larson (1971,1973), Smith (1972), Smith y Parlange (1978).

Los modelos semi-empíricos utilizan formas

sencillas de la ecuación de continuidad (con frecuencia espacialmente concentrados) y la hipótesis elemental de la relación de la capacidad de infiltración – infiltración acumulada (o la relación flujo-concentración). En este grupo están los de Horton (1938), Holtan (1961), Overton (1964), Singh y Yu (1990), Grigorjev y Iritz (1991), y otros.

Los modelos empíricos se basan en mediciones de campo o pruebas experimentales de laboratorio ajustados a un modelo sencillo. Por ejemplo: Soil Conservation Service (1956,1971), Kostiakov (1932), Huggins y Monke (1966), Smith, (1972) y Collis-George (1977). Modelo de Philip

Philip (1957, 1969) derivó el siguiente modelo para estimar la infiltración en función del tiempo:

( ) (1) 2/1 Csttf += −

Donde f es la velocidad de infiltración (LT-

1), s, C son parámetros dependientes de las características de difusividad y retención de humedad del suelo. El parámetro s se conoce como sortividad (LT-1/2). Para suelos arcillosos, Berndtsson, (1987) encontró que s varía entre 0 y 525 mm/h1/2; C varía entre 0 y 250 mm/h. Modelo de Green y Ampt

Green y Ampt (1911) propusieron un modelo basado en el supuesto de que el suelo se puede considerar como un paquete de diminutos tubos capilares de área, dirección y forma irregular. Asumiendo homogeneidad, contenido de humedad inicial uniforme en la profundidad y superficie inundada, las ecuaciones de Green y Ampt toman la forma siguiente:

( ) (2) 1

++=

FHHBAf c



Donde A y B son parámetros que dependen de las características del suelo, H es la carga de agua sobre la superficie (L), y F es la infiltración acumulada (L). El modelo de Green y Ampt ha resurgido, debido a que sus parámetros se pueden obtener de magnitudes medibles físicamente (Brakensiek et al., 1981; Rawls et al, 1983; Odgen y Sagafian, 1977). Actualmente, existe una vasta literatura sobre el modelo de Green-Ampt (Jain y Kumar, 2006; Barri et al., 2005; Mishra et al, 2003; Van de Ganachte et al, 1996, Chow y Maidment, 1988); se han estimado los parámetros por ajuste empírico para aplicaciones en campo a partir de datos de infiltración medidos. La Ecuación (2) se puede reescribir como:

(3) FDAf +=

Donde ( )HHABD c += . Los parámetros A y D pueden ser estimados utilizando datos de mediciones de la infiltración. Modelo Lineal de Smith y Parlange

Smith y Parlange (1978) desarrollaron la expresión siguiente para estimar la infiltración:

(4) 11

+=

FKCKf

SS

Donde Ks es la conductividad hidráulica

saturada (LT-1), y C1 es un parámetro que está relacionado con la sortividad del suelo y la variación lineal de la humedad inicial, también es dependiente de la cantidad y el patrón de intensidad de la lluvia (L2T-1). Mishra et al., (2003) encontraron que: para suelos arcillosos, Ks varía entre 2,75 y 4,9 mm/h; C1 varía entre 19,55 y 3774 mm2/h. Para suelos limosos, Ks varía entre 13,72 y 47,74 mm/h; C1 varía entre 548,4 y 1741,4 mm2/h. Para suelos arenosos, Ks varía entre 29,525 y 102,98 mm/h; C1 varía entre 388,6 y 1897,5 mm2/h.

Modelo no lineal de Smith y Parlange

Smith y Parlange (1978), también desarrollaron un modelo no lineal de infiltración, el cual se expresa como sigue:

(5) 1

2

2

−

=C

FK

CFK

S S

S

e

eKf

Donde C2 tiene la misma connotación que en la Ecuación (4). Ambos parámetros Ks y C2 pueden derivarse de las propiedades físicas de los suelos. Sin embargo, para aplicaciones prácticas, los parámetros se estiman empíricamente ajustando el modelo a datos medidos. Según Smith y Parlange (1978), bajo condiciones iniciales de agua detenido sobre el terreno, Ks varía en forma exponencial cerca de la saturación; mientras que C2 varía aproximadamente en forma lineal para cambios en la saturación inicial. Mishra et al., (2003) encontraron que: para suelos arcillosos, Ks varía entre 3,45 y 68,85 mm/h; C2 varía entre 21,5 y 4499,5 mm2/h. Para suelos limosos, Ks varía entre 21,04 y 56,08 mm/h; C2 varía entre 747 y 1803,8 mm2/h. Para suelos arenosos, Ks varía entre 24,49 y 70,48 mm/h; C2 varía entre 1103,416 y 2161,08 mm2/h.

Modelo de Horton

Horton (1938) desarrolló la siguiente ecuación para estimar la velocidad de infiltración:

( ) (6) ktcoc effff −−+=

Donde cf es el valor para estado estable de f

(LT-1), fo es el valor de f en t=0 (LT-1), y k es el factor de decaimiento de la infiltración (T-1). Para suelos arcillosos, Berndtsson, (1987) encontró que fo varía entre 0 y 8950 mm/h; fc varía entre 0 y 435 mm/h; k varía entre 0 y 96 (h-1). Para suelos que varían desde arcilla hasta arena, Mihra et al., (2003) encontraron los siguientes valores promediados para los parámetros: fo varía desde 27,3 hasta 6897,3 mm/h; fc desde 0,8 hasta 180,8 mm/h; k entre 0,6 y 5919,6 (h-

1). Para suelos que varían desde una arena media a gruesa, Ganatche et al., (1996) encontraron los siguientes valores promediados para los parámetros: fo varía desde 1124,8 hasta 3518 mm/h; fc desde 411 hasta 1793 mm/h; k entre 34,39 hasta 195,4 (h-1).

Modelo de Mishra y Singh

Mishra (1998) y Mishra y Singh (2002) desarrollaron para la infiltración el modelo dado en la Ecuación (7), expresando el procedimiento convencional del SCS-CN bajo la forma del método de Horton, suponiendo una variación lineal de la precipitación acumulada con el tiempo (o intensidad de lluvia constante):

[ ] (7) 1 2kt

Skff ct ++=



Donde S es el potencial máximo de retención (L), idéntico al parámetro So del modelo de Singh y Yu (1990), y k es coeficiente de decaimiento igual al parámetro del modelo de Horton (T-1). Collis-George (1977), Mishra (1998) y Mishra y Singh (1999) expresan S como se indica a continuación:

(8) 4

2

Ks

kffS co π=

−=

Donde S es la retención máxima potencial, fo

es la tasa de infiltración inicial, k es el factor de disminución de la infiltración, análogo al parámetro de tiempo del modelo de Horton, y K es la conductividad hidráulica no saturada (LT-1). Según Mishra (1998); Mishra y Singh (1999), Tyagi et al., (2008) encontraron para: suelos en una condición saturada, S varía entre 38,04 y 55,74 mm; suelos en una condición normal, S varía entre 72,24 y 143,48 mm; suelos en una condición seca, S varía entre 271,34 y 716,34 mm. Modelo de Holtan

Usando un concepto de agotamiento del almacenamiento, Holtan (1961) desarrolló una ecuación para la infiltración, expresada de la siguiente forma:

( ) (9) n

oc FSaff −+=

Donde a y n son constantes que dependen del tipo de suelo, superficie y el tipo de cultivo, a se expresa en L1/nT-1, y So es el almacenamiento potencial por encima de la capa de impedimento (porosidad total, Ø, menos la humedad inicial del suelo θ0), la expresión ( )FSo − representa el potencial de infiltración. Modelo de Kostiakov

Kostiakov en 1932 desarrolló una ecuación empírica para la infiltración de la siguiente manera:

(10) 21

γγ tF =

Donde γ1 y γ2 son constantes (0<γ2<1). Para tres suelos diferentes (franco limoso, franco arenoso y arcilloso), Kincaid et al., (1969) encontraron que el valor de γ1 varía desde 0,225 hasta 1,1 y el valor de γ2 desde 0,458 hasta 0,669. Diferenciando la Ecuación

(10) se encuentra la siguiente expresión para la velocidad de infiltración (Rode, 1965):

( ) (11) βα −= tf Donde α = γ1γ2 y β = 1-γ2 Modelo de Smith

Smith (1972) modificó la Ecuación 11 propuesta por Kostiakov (1932), para introducir un nuevo término cf como sigue:

(12) βα −+= tff c

Donde α y β son los mismos parámetros que

en el caso anterior. Cahoon (1998) derivó los parámetros de la Ecuación (12) a partir del modelo de la onda cinemática.

El objetivo fue evaluar el grado de

adecuación de nueve modelos de infiltración, ajustando sus parámetros en base a un conjunto de mediciones de campo bajo diferentes tipos de suelo y condiciones de humedad. La investigación se llevó a cabo como parte de un proyecto más amplio sobre el modelaje de la erosión en la cuenca Pao-Cachinche, el cual a su vez, se desarrolla dentro del marco del proyecto sobre Manejo Integrado de Cuencas con Enfoque Participativo con aplicación en las cuencas Pao Cachinche y Unare. En tal sentido, se espera que los resultados sirvan como un componente de los modelos de la erosión al permitir la estimación de la lluvia efectiva y como información para el diseño de sistemas de riego.


Pruebas de campo

Las pruebas de infiltración cuyos datos se

usan en esta investigación se llevaron a cabo en la Cuenca del río Chirgua, Estado Carabobo, Venezuela, durante las estaciones seca y lluviosa entre 2008 y 2010 en seis sectores cultivados principalmente con papa (Solanum tuberosum L.) y maíz (Zea mays L.) y cuyas características se muestran en el Cuadro 1 (Zamora y Toro (2008), Archila y Hernández (2009), Córdova y Jiménez (2009), Chacón et al. (2009), Da Graca y Saturno (2009), Manrique et al. (2009), Morillo y Morey (2009), Morillo (2009), Quintero y Altamiranda (2009); Silva y Sifontes (2009), Muñoz



(2009), López y De Ornelas, 2009; Sánchez y Sortino (2009); Trejo et al. (2009), Velásquez (2010), Bárcenas y Angola (2010), Vivas et al. (2010)).

Utilizando infiltrómetros de dos cilindros

concéntricos (Diskin y Nazimov, 1996; Tricker, 1978; Hills, 1970) se llevaron a cabo 107 pruebas de infiltración: 47 en el sector 1; y 30 en cada uno de los sectores 2 y 3. La selección de los puntos para realizar las pruebas de infiltración se llevó a cabo aplicando un muestreo probabilístico por conglomerados en dos etapas, en la Cuenca del río Chirgua, Estado Carabobo, Venezuela, durante el período 2008-2010; asumiendo un error estándar próximo a 0.015 y una probabilidad de ocurrencia de 99%. En la primera etapa se seleccionaron los racimos y en la segunda, los sujetos de medición dentro de cada racimo (Hernández, 2003). Los racimos vienen a ser las parcelas agrícolas y los sujetos de medición, los puntos de muestreo definidos por las intersecciones en una malla cuadrada constituida por cuadrículas dibujadas con un sistema geográfico de información. La malla permite un registro preciso de la posición de un lugar (Hodgson, 1987). Las dimensiones de las cuadrículas se fijaron utilizando el criterio del Soil Survey Division Staff (1993), según el cual, para estudios experimentales la mínima área delimitada debe ser de una hectárea. La malla se superpuso a un ortofotomapa digital usando la versión 9.3 de ArcGIS. Se hizo corresponder los ortofotomapas con las hojas oficiales de Cartografía Nacional 6546-I-SO y 6546-I-NO, con escala variable entre 1:1000 y 1:50000. Las coordenadas de los puntos de muestreo en Sistema de Coordenadas Geográficas se tomaron con un equipo de posicionamiento global y mediante aplicación en ArcGIS se proyectaron empleando la proyección transversa de Mercator (En inglés Universal Transverse Mercator, UTM) ubicándose la región de estudio en la zona UTM 19N.

Las pruebas de infiltración se realizaron

ejecutando hasta 3 mediciones a la vez, debido a que

los puntos seleccionados no se encontraban a más de 20 metros de distancia uno del otro. Las condiciones superficiales de los sitios de muestreo fueron descritas en cuanto a cobertura viva o muerta, roturación del suelo, grietas, humedad hasta al menos una profundidad de 50 cm en cada uno de los sitios. Se tomaron muestras para determinar el contenido de humedad en peso al inicio y al final de la prueba. Cada cilindro fue colocado, hincándolo en el suelo hasta 10 cm, procurando que quedara nivelado. Se marcó un punto en su borde superior. Se hizo un pequeño dique de tierra de 5 a 10 cm de profundidad alrededor del cilindro y a unos 20 cm de distancia de su pared exterior; vertiendo el agua en la zona entre el dique de tierra y el cilindro hasta una altura de 4 – 5 cm. Se colocó una lámina impermeable sobre el suelo en el interior del cilindro y se agregó agua hasta una altura de 10 a 15 cm. Usando un escalímetro, se apoyó con el cero en la parte inferior sobre el punto que anteriormente fue marcado sobre el borde del cilindro. Éste fue deslizado por la pared interior del cilindro hasta que la punta quedó exactamente en el nivel de agua. Desde que se añadió el agua dentro del cilindro hasta que se tomó la primera lectura transcurrieron entre 1 y 2 minutos. Después de la primera lectura, éstas se repitieron a intervalos de 2, 5, 10, 15 y 30 minutos. Cuando el descenso del nivel del agua en un intervalo fue menor de un centímetro, se pasó a un intervalo superior. Las lecturas se realizaron hasta que el descenso del nivel de agua dentro del cilindro fue aproximadamente igual en dos lecturas sucesivas con el mismo intervalo de tiempo.

Se tomaron muestras de suelos para

determinar sus características: contenido de agua inicial y final en sitio, permeabilidad con muestras no perturbadas y granulometría, por tamizado e hidrómetro, con muestras perturbadas. En el laboratorio se usaron los métodos estándares para Contenido de Agua (ASTM D2216), Límites de Atterberg (ASTM D4318), Análisis por Tamizado (ASTM D422), Análisis por Hidrómetro (ASTM

Cuadro 1. Ubicación y usos de la tierra de los sectores en la Cuenca del Río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela.

Sector Nº

Ubicación Área Usos de la tierra (%) Coordenada Norte Coordenada Oeste (ha) Agrícola Avícola Residencial Otros

Cariaprima 10º 13’ 55” 10º 15’ 00” 68º12’ 10” 68º 11’ 05” 244,38 95,30 2,70 2,00 0 Potrerito 10º 13’ 00” 10º 14’ 00” 68º 11’ 10” 68º 12’ 00” 209,21 87,99 4,46 6,13 1,42 El León 10º 10’ 10” 10º 11’ 50” 68º 11’ 10” 68º 10’ 20” 320,64 93,04 0,74 6,22 0 La Paredeña 10º 12’ 25” 10º 13’ 10” 68º 11’ 10” 68º 11’ 50” 131,74 83,33 5,56 16,67 0 La Colonia 10º 12’ 18” 10º 15’ 45” 68º 11’ 67” 68º 15’ 07” 250,64 94,04 0,84 7,00 0 Casupito 10º 11’ 50” 10º 12’ 20” 68º 11’ 30” 68º 10’ 30” 162,58 77,78 5,56 16,66 0 Total 1319,19 Promedio 88,58 3,31 9,11 1,42



D422), Clasificación (ASTM D2487), Gravedad Específica (ASTM D854) y Conductividad Hidráulica–Permeabilidad con carga variable (ASTM D5084). Los resultados obtenidos para esas propiedades son los que se utilizan para el ajuste de los modelos de estimación de la infiltración.

Los datos empleados para el ajuste de los modelos

de infiltración fueron: la serie total abarcan 2567, la serie asociada a la humedad alta incluyen 1407, y la serie para la humedad baja incluyen 1160. Cada conjunto de datos fue dividido como sigue: 70% para la calibración y 30% para la validación. Durante el proceso de ajuste de cada modelo, se eliminaron los residuos mayores a 3 desviaciones estándar ya que corresponden a observaciones aberrantes atribuidas al observador.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Caracterización del suelo

En cuanto al tamaño de partículas de suelo, en los tres sectores el diámetro medio es de 0,074 mm (100% del suelo pasa el tamiz Nº 4, más del 50% pasa el tamiz Nº 200). En el sector 1, el porcentaje de arena varía entre 38 y 67; el de limo, entre 26 a 54%; el de arcilla, entre 6 a 15. El límite líquido varía entre 23 a 30%; el límite plástico de 16 a 25%; el Índice de Plasticidad entre 3 y 8% (ver Figuras 1(a), 1(b), 1(c), 1(d), 1(e) y 1(f)). De acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), estos suelos se clasifican como Arcilla Limosa (CL), Arena Limosa (SM) y Limo Orgánico (OL) (Figura 2 (a)). Se observa que los puntos CL se ubican muy próximos a la Línea A, parte inferior, lo cual indica propiedades similares a los limos orgánicos. La permeabilidad varía en el rango de 12 a 68 mm/hora. La porosidad de la muestra de suelo no perturbada varia entre 0,26 y 0,43; la relación de vacíos, entre 0,34 y 0,75 (ver Figuras 1(g), 1(h) y 1(i)).

En el sector 2 las variaciones son como

sigue: arena entre 19 y 49; limo entre 22 y 56; arcilla entre 6 y 39; límite líquido 26 a 41%; límite plástico entre 14 a 35%; índice de plasticidad entre 0,66 y 19% (Figuras 1(a), 1(b), 1(c), 1(d), 1(e) y 1(f)). El suelo se clasifica en unos casos como Arcilla Limosa (CL) y en otros como Limo Orgánico (OL). La permeabilidad varía en el rango de 1 a 6 mm/hora; el contenido de humedad en peso, entre 3 y 18%. La relación de vacíos varía entre 0,39 y 1,02. La

porosidad de la muestra de suelo no perturbada varía entre 0,28 y 0,5 (Figuras 1(g), 1(h) y 1(i)).

En el sector 3 los resultados son como sigue:

el porcentaje de arena varía entre 33 y 49%; limo 47 y 60 % y arcilla entre 1 y 8 %. Los límites de consistencia de Atterberg; límite líquido 24 a 43 %, límite plástico 21 y 40 %, índice de plasticidad 0,18 y 14 % (ver Figuras 1(a), 1(b), 1(c), 1(d), 1(e) y 1(f)). Los suelos son, por tanto, Limo Orgánico (OL), el cual prevalece en el sector. La permeabilidad varía entre 1 y 6 mm/hora. El sector 3 fue el de mayor variación del contenido de humedad, debido a la aplicación de riego y lluvia. La porosidad de la muestra de suelo no perturbada varía entre 0,26 y 0,54; la relación de vacíos varió entre 0,36 y 1,17. (Figuras 1(g), 1(h) y 1(i)).

En general, en la Figura 1 se observa que los

diagramas se traslapan ligeramente, en las tres zonas de estudio, lo que indica que las propiedades físicas de suelo puede que no sean significativamente diferentes entre sí. Se realizan las siguientes observaciones: (1) el cuadro que va desde el cuartil inferior hasta el cuartil superior correspondiente al contenido de arena en la zona de Cariaprima es el más amplio, lo que indica una mayor variabilidad en el contenido, (2) en la mayoría de las propiedades, la mediana (línea vertical) se aproxima a la media (símbolo en cruz); siendo la excepción el índice de plasticidad –diferencia entre límite líquido y límite plástico- donde se evidencia un sesgo, explicado por una mayor proporción de muestras donde el límite líquido toma valores que se alejan del límite plástico; indicando que en una parte de la muestra existe una mayor permanencia en la transición entre el estado plástico y líquido. En términos de la infiltración, se indica una mayor tiempo para alcanzar la saturación del suelo y comenzar a fluir (Figura 1f), (3) los puntos exteriores al rango intercuartil representan valores que difieren en más de 3 veces al rango indicado; ocurriendo desde 2 hasta 3 muestras, lo cual no es significativo para la determinación de las propiedad físicas del suelo de las zonas de estudio.

Humedad en el suelo

La humedad inicial del suelo, medida antes de realizar las pruebas de infiltración, encontrada durante la estación lluviosa resultó menor al límite líquido. Basado en el procesamiento de 77 muestras se encontraron los siguientes parámetros estadísticos, promedio igual a 10 %, desviación estándar igual a



3,99%, coeficiente de variación igual a 39,97%, mínimo igual a 3,04%, máximo igual a 18,23%, coeficiente de asimetría igual a 1,04 y coeficiente de curstosis igual a -1,85 (Figura 3).

La humedad final del suelo, medida al finalizar las pruebas de infiltración, encontrada durante la estación lluviosa resultó mayor al límite

líquido. Basado en el procesamiento de 77 muestras se encontraron los siguientes parámetros estadísticos, promedio igual a 52,83 %, desviación estándar igual a 10,55%, coeficiente de variación igual a 19,98%, mínimo igual a 30,4%, máximo igual a 75,3%, coeficiente de asimetría igual a -0,6 y coeficiente de curstosis igual a -1,11 (Figura 3).

Figura 1. Características físicas de los suelos en los Sectores Cariaprima, Potrerito y La Paredeña. Cuenca del río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela. (a) Porcentaje de Arena, (b) Porcentaje Limo, (c) Porcentaje Arcilla, (d) Límite Líquido, (e) Límite Plástico, (f) Índice de Plasticidad, (g)Permeabilidad, (h) Relación de vacíos, (i) Porosidad. +: Media Aritmética y �: Puntos Exteriores



La humedad inicial del suelo, medida antes de realizar las pruebas de infiltración, encontrada durante la estación seca resultó en parte, menor al límite líquido. Basado en el procesamiento de 30 muestras se encontraron los siguientes parámetros estadísticos, promedio igual a 16,92 %, desviación estándar igual a 8,32%, coeficiente de variación igual a 49,23%, mínimo igual a 5,38%, máximo igual a 32,56%, coeficiente de asimetría igual a 0,67 y coeficiente de curstosis igual a -1,15 (Figura 3).

La humedad final del suelo, medida al finalizar las pruebas de infiltración, encontrada durante la estación seca resultó mayor al límite líquido. Basado en el procesamiento de 30 muestras se encontraron los siguientes parámetros estadísticos, promedio igual a 33,10 %, desviación estándar igual a 6,02 %, coeficiente de variación igual a 18,18%, mínimo igual a 22,38%, máximo igual a 44,57%, coeficiente de asimetría igual a 0,37 y coeficiente de curstosis igual a -0,79 (Figura 3).

Durante la estación lluviosa, la intensidad y frecuencia de ocurrencia de las lluvias fue baja. Hubo retraso en el inicio de las lluvias por lo que fue preciso aplicar riegos con duraciones mayores a dos horas en las primeras etapas del cultivo, lo que produjo condiciones extremas en el contenido de agua en el suelo (Figura 3). Durante la estación seca, las zonas de riego suelen tener dimensiones de 24 m de ancho y 200 m de largo, en campos cuya área varía entre 10 y 12 ha. El campo es regado durante dos

horas con una frecuencia diaria. La humedad inicial y final se aproxima hacia el final del periodo de muestreo (Figura 3), lo que resulta debido a la saturación del suelo en la zona de raíces y el incremento de la cobertura vegetal.

Medición de la infiltración

Las pruebas de infiltración arrojaron los siguientes valores máximos y mínimos para los tres sectores (1. Cariaprima; 2. Potrerito y 3. La Paredeña), respectivamente: 1980 y 2 mm/h; 240 y 1

Figura 3. Humedad del suelo durante ensayos de infiltración en la Cuenca del río Chirgua, Estado Carabobo,

Venezuela. wi: humedad inicial. wf: humedad final. LL: límite líquido

Figura 2. Carta de plasticidad para clasificación de suelos de partículas finas en laboratorio en los Sector Potrerito. Cuenca del río Chirgua, Estado Carabobo, Venezuela.



mm/h y 1200 y 2 mm/h (Figura 4). El conjunto de valores se agrupa por debajo de 400 mm/h. En particular en el sector Cariaprima, las tasas de infiltración con una desviación mayor a 3 veces el rango intercuartil, indicados como puntos exteriores en la Figura 4, corresponden a la infiltración inicial, cuyo valor se cree que depende de la porosidad y relación de vacíos del suelo. Esta abstracción inicial disminuye hasta cerca de 300 mm/h en el segundo intervalo de medición de la infiltración.

Ajuste de los modelos de estimación de la infiltración

Los parámetros de ajuste de los diez modelos usados para estimar la infiltración se obtuvieron aplicando el método de estimación Marquardt mediante el procedimiento de mínimos cuadrados. (Jain y Kumar, 2006; Mishra et al., 2003; Clausnitzer et al., 1998; Van de Genachte et al., 1996). Se consideran los tres casos siguientes: (a) serie total, (b) contenido de humedad y (c) tipo de suelo. A continuación se presentan los resultados para cada caso. Los resultados obtenidos del ajuste de las observaciones a los modelos de infiltración se indican como sigue: Etapa de calibración: ajuste cualitativo (Figuras 5, 6 y 7); ajuste cuantitativo: parámetros para las series; total, humedad baja y alta (Cuadro 2), según el tipo de suelo (Cuadro 3), estadísticos de ajuste (Cuadros 3 y 4). Etapa de validación: como una muestra se presentan los estadísticos del ajuste para las series: total, humedad baja y alta (Cuadro 5).

a) Serie total de datos

En la Figura 5 se presentan los resultados del

ajuste de los parámetros de los modelos considerando

la serie total de datos observados. La Figura 5(a), relaciona la infiltración con el tiempo mediante un modelo potencial; el modelo se ajusta en un tramo corto a los datos, lo que indica un ajuste parcial para tasas de infiltración inicial menores a 400 mm/h, y cubre la serie de datos hasta 40 minutos (0.6 horas). Las Figuras 5(b), 5(c) y 5(d) muestran la relación entre la tasa de infiltración y la infiltración acumulada; el ajuste sólo es significativo para la tasa de infiltración en el estado estable; es decir, cuando la tasa de infiltración tiene a ser constante. La Figura 5(e) muestra la superficie de respuesta, la cual indica la dependencia de la infiltración con la carga de agua sobre la superficie y la infiltración acumulada; las relaciones son consistentes con los valores observado en el estado estable; sin embargo, se observa que en el rango de datos estimados en la variable infiltración entre 183 y 90 mm/h, se evidencia exclusión de los valores de la serie entre 183 y 1200 mm/h. La Figura 5(f) relaciona infiltración con permeabilidad e infiltración acumulada. Las relaciones son consistentes con los valores observados en el estado estable; sin embargo, el rango de datos para la infiltración oscila entre 40 y 200 mm/h. Se evidencia exclusión de los valores de la serie entre 200 y 1200 mm/h. Las Figuras 5(g) y 5(h) muestran la relación de la infiltración con el tiempo, mediante modelos potencial y exponencial modificado, las cuales evidencian un ajuste satisfactorio a toda la serie de datos. La Figura 4(i) confirma que el modelo potencial en la infiltración acumulada representa sólo el estado estable. Las Figuras 5 (j) y 5(k) confirman la dependencia de la infiltración con respecto al tiempo mediante otra estructura incluida dentro de los modelos de potencias, ya que los valores observados se aproximan a los valores estimados en las etapas de transición y estabilización, lo que es mostrado por la fracción de los datos menor a 400 mm/h. En general, los modelos dependientes del tiempo muestran el mejor ajuste a los datos, específicamente Horton y Mishra y Singh.

b) Considerando el contenido de humedad del suelo

En las Figuras 5 y 6 se presentan los resultados de la modelación agrupando la serie total de datos en dos grupos, de acuerdo con el contenido de humedad inicial durante la prueba de infiltración: alta, >20%; y baja, < 20% (Casagrande, 1948). En ambos rangos de humedad, los resultados se comportan en forma similar que para el caso (a); sin embargo, para humedad alta, también muestran un

Figura 4. Diagrama de cajas de la infiltración observada en

los Sectores Cariaprima, Potrerito y La Paredeña, Cuenca del río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela. +: Media aritmética y �: Puntos exteriores.



buen ajuste los modelos de Philip, Green y Ampt, y las versiones de Smith y Parlange (Figuras 7 (a), 7(b), 7(c) y 7(d)). Esto podría deberse a que el rango de los valores de infiltración es más corto, ya que comienza con tasas de infiltración inicial más bajas a consecuencia del contenido de humedad mayor en el suelo al inicio de la prueba. La retención de la humedad en el suelo puede deberse a fuerzas de

adsorción originadas sobre la superficie de las partículas sólidas por causa de una descompensación eléctrica, de esta forma las moléculas de agua actúan como dipolos y son atraídas por las fuerzas electrostáticas. El modelo de Holtan no se adapta bien para estimar la infiltración en este rango de humedad.

Figura 5. Resultados del ajuste de los parámetros de los modelos considerando la serie total de datos observados (a) Philip, (b) Green y Ampt Lineal, (c)Smith y Parlange Lineal, (d) Smith y Parlange No Lineal, (e) Green y Ampt multivariable, (f)Smith y Parlange No Lineal Multivariable, (g) Mishra y Singh, (h) Holtan, (i) Horton, (j) Kostiakov, (k) Smith.



c) Modelación de la infiltración considerando el tipo de suelo

Los resultados obtenidos considerando el tipo de suelo son similares a aquellos indicados para el caso (a); esto probablemente se debe a que las tasas de infiltración se encuentran en el mismo rango que las de la serie del conjunto total de datos. La poca

diferenciación entre las tasas de infiltración para los diferentes tipos de suelo se debe a la similitud en la plasticidad (Línea A, Figuras 2). El comportamiento del límite líquido y el índice de plasticidad corresponden a suelos cuya respuesta al movimiento vertical del agua se manifiesta frente a la infiltración, aproximadamente, funcionando los tres grupos como un solo bloque.

Figura 6. Resultados de la modelación para contenido de humedad inicial bajo. (a) Philip, (b) Green y Ampt Lineal, (c)Smith y Parlange Lineal, (d) Smith y Parlange No Lineal, (e) Green y Ampt multivariable, (f)Smith y Parlange No Lineal Multivariable, (g) Mishra y Singh, (h) Horton, (i) Holtan, (j) Kostiakov, (k) Smith



Como ilustración, en la Figura 2 se presenta la carta de plasticidad de los suelos del sector Potrerito, donde se puede observar que el límite líquido varía entre 20 y 50%; mientras que el índice de plasticidad varía entre 0 y 10%, por lo que el suelo puede ser clasificado como un limo orgánico de baja plasticidad. En los otros sectores, los suelos son de grano fino, predominantemente limos (100% pasa el

Tamiz Nº 4), lo que favorece una tasa de infiltración alta en el estado seco y lenta en el estado saturado, así como una saturación rápida del suelo (Figuras 1(a), 1(b) y 1(c)). La baja plasticidad ocasiona que los suelos pierdan agua rápidamente y pasen a un estado desmoronado y agrietado, requiriendo riegos o lluvias consecutivas para cubrir los requerimientos de los cultivos.

Figura 7. Resultados de la modelación para contenido de humedad inicial alto. (a) Philip, (b) Green y Ampt Lineal, (c)Smith y Parlange Lineal, (d) Smith y Parlange No Lineal, (e) Green y Ampt multivariable, (f)Smith y Parlange No Lineal Multivariable, (g) Mishra y Singh, (h) Horton, (i) Holtan, (j) Kostiakov, (k) Smith



Cuadro 2. Parámetros de los modelos de infiltración considerando el contenido de humedad del suelo en la Cuenca del río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela.

Nº Modelo Condición de suelo Estadísticas Parámetro

1 Philip Parámetro s C

Serie Total Mín Máx Prom

100,8 115,38 108,12

-153,17 -104,39 -128,78

Humedad Alta Mín Máx Prom

22,1 23,7 22,9

-21,5 -15,7 -18,6

Humedad Baja Mín Máx Prom

177,7 199,6 188,7

-221,2 -174,9 -198,0

2 Green y Ampt Parámetro A B Hc


68,89 91,43 80,16

-0,003 0,002

-0,00076

-2639,1 1459,91 -589,59


-5,3 5,4

0,06

-4,9 5,0

0,05

-1,2 x106 1,3 x106 79587,9


45,67 133,73 89,71

0,07 0,79 0,43

-108,28 -16,29 -62,28

3 Smith y Parlange

No Lineal

Ks (variable)

Parámetro C2


2025,2 2786,6 2405,9


288,72 322,52 305,62


2535,65 3687,01 3111,33

4 Smith y Parlange

No Lineal

Ks (constante)

Parámetro C2 Ks


1492,82 2679,6

2086,21

29,34 132,97 81,16


263,6 312,4 288,0

-4,0 14,1 5,0


1549,05 3581,98 565,52

41,81 136,12 88,97

5 Smith y Parlange

Lineal

Ks (constante)

Parámetro C1 Ks


822,3 2066,7 1444,5

29,8 105,7 67,8


265,1 308,2 286,6

-1,40 7,03 2,81


-187,26 2236,15 1024,44

51,61 138,88 95,24



Continuación ….. Cuadro 2. Parámetros de los modelos de infiltración considerando el contenido de humedad del suelo en la Cuenca

del río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela 6 Mishra y Singh Parámetro Estadísticas fc fo k


3,20 36,86 20,03

-3784,8 24676,3 10445,7

8,19 308,8

158,52


8,69 13,43 11,06

374,0 511,6 442,8

30,2 44,4 37,3


-16,12 15,78 -0,17

2019,77 2482,88 2251,32

12,61 16,59 14,60

7 Horton Parámetro fc fo k


7,0 40,3 23,6

1910,18 3199,09 2554,64

56,4 84,7 70,5


12,6 16,7 14,6

291,8 340,8 316,3

35,4 43,2 39,3


6,99 43,81 25,40

1809,1 2170,28 1989,69

15,96 19,59 17,78

8 Kostiakov Parámetro α β


-1,7 5,2 1,7

1,06 1,93 1,49


5,87 7,88 6,88

0,74 0,82 0,78


37,89 48,35 41,52

0,84 0,93 0,88

9 Smith Parámetro α β fc


0,02 2,03 1,02

1,40 1,86 1,63

1,72 32,7 17,2


4,29 7,64 5,96

0,74 0,88 0,81

-1,26 5,16 1,95


50,08 83,27 66,68

0,707 0,828 0,767

-84,45 -31,56 -58,00

10 Holtan Parámetro fc a S n


-84142 -48623 -66382

0,013 0,022 0,017

23148,8 23148,8 23148,8

-847,16 850,17 1,505


-7,23x106 7,22x106 -2955,9

-37,7 43,9 3,06

-2,44 x106 2,44 x106 1026,34

-123,4 125,3 0,99


-3,89x106 3,88x106 -674,71

-465,14 466,92 0,889

-9,89 x106 9,90 x106 2105,34

-8,29 10,07 0,89



Cuadro 3. Parámetros de modelos de infiltración considerando el tipo de suelo en la Cuenca del río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela.

Nº Modelo Tipo de suelo Símbolo Estadísticas Parámetros R2 R2 ajust 1 Philip Parámetro s C

Limo Orgánico OL Mín Máx Prom

71 82 77

-101 -67 -84

0,64 0,64

Arcilla limosa – Limos Inorgánicos

CL-ML Mín Máx Prom

80 111 95

-180 -63 -122

0,52 0,51

Arena Limosa SM Mín Máx Prom

133 164 149

-258 -144 -201

0,68 0,68

2 Green y Ampt Parámetro A B Hc Limo Orgánico OL Mín

Máx Prom

14 72 43

-0,22 0,273 0,025

-8268,9 9922,2 826,6

0,05 0,05



47 200 124

-0,45 0,44

-0,004

-98552 96184 -1184

0,011 0,01


-73 165 46

-7,10 14,69 3,79

-99,5 -34,9 -67,2

0,23 0,22

3 Smith y Parlange No Lineal Ks (variable)

Parámetro C2 Limo Orgánico OL Mín

Máx Prom

1188 1699 1443

0,057 0,057



823 2368 1595

0,05 0,05


5411 8513 6962

0,17 0,17

4 Smith y Parlange No Lineal Ks (constante)

Parámetro C2 Ks Limo Orgánico OL Mín

Máx Prom

840,3 1507,0 1173,7

25,3 90,6 57,9

0,05 0,05



-4796,0 4930,2 67,1

98,9 208,9 153,9

0,05 0,05


5367,5 11828,1 8597,8

-402,1 181,7 -110,1

0,17 0,16

5 Smith y

Parlange

Lineal

Parámetro C1 Ks

Limo Orgánico OL Mín

Máx

Prom

645,1

1408,7

1026,9

19,1

74,6

46,8

0,05 0,05

Permea-

bilidad

como constante

Arcilla limosa –

Limos

Inorgánicos

CL-ML Mín

Máx

Prom

-359,601

1612,3

626,3

52,310

4

196

124,1

0,041 0,041

Arena Limosa SM Mín

Máx

Prom

5878,5

11625,7

8752,1

-166,8

49,3

-58,7

0,17 0,16



Continuación .…. Cuadro 3. Parámetros de modelos de infiltración considerando el tipo de suelo en la Cuenca del río Chirgua, estado

Carabobo, Venezuela. 6 Mishra y

Singh Parámetro fc fo k Limo Orgánico OL Mín

Máx Prom

7,6 32,6 20,1

1353,3 3866,8 2610,0

36,3 94,3

65,35

0,70 0,69



-20,5 61,5 20,5

-3,1E6 3,6E6

255581

-6957,9 9041,8 1041,9

0,62 0,61


-23,2 34,4 5,6

-3,09E7 3,54E7 2,26E6

-18326 23345,7 2509,8

0,87 0,86

7 Horton Parámetro fc fo k Limo Orgánico OL Mín

Máx Prom

16,7 40,7 28,7

1119,1 1629,5 1374,3

41,0 59,9 50,4

0,68 0,68



-10,6 69,0 29,1

1311,2 5832,8 3572,0

55,6 128,9 92,3

0,61 0,61


-4,2 50,6 23,1

4831,7 10024,9 7428,36

86,7 128,1 107,4

0,87 0,87

8 Kostiakov Parámetro α β Limo Orgánico OL Mín

Máx Prom

3,3 9,5 6,4

0,9 1,2 1,1

0,70 0,70



-0,54 1,35 0,4

1,2 2,4

1,85

0,61 0,61


-0,04 0,18 0,07

2,0 2,7 2,3

0,87 0,87

9 Smith Parámetro α β fc Limo Orgánico OL Mín

Máx Prom

1,21 7,67 4,44

1,0 1,3 1,1

-3,8 25,8 11,0

0,70 0,70



-0,04 0,13 0,04

2 2,9 2,4

-8,5 47,6 19,5

0,87 0,87


-0,41 0,8

0,19

1,3 2,7 2

-19,3 64,2 22,4

0,62 0,61

10 Holtan Parámetro fc a So n Limo Orgánico OL Mín

Máx Prom

-2,8x106 2,8x106 -1293,7

-26440,4 26462 10,8

-597648 598421 386,5

-288,0 289,6 0,825

0,07 0,07



-955111 953759 -676,3

-8240,7 8259,77

9,5

-150089 150453

182

-115,8 117,5 0,8

0,07 0,05


-1,401x107 1,400x107 -3238,4

-48156,6 48190,5

16,9

-1,3x106 1,30x106

401,3

-339,4 341,2 0,9

0,17 0,15



La permeabilidad como una expresión de la velocidad del movimiento vertical del agua dentro del estrato saturado del suelo, es el valor límite de la velocidad de infiltración, conocida como infiltración básica en los modelos de Philip (1957, 1969); Horton (1938); Mishra y Singh (2002); Holtan (1961), Kostiakov, (1932) y Smith, (1972). La magnitud de la permeabilidad es relativamente baja en todos los sectores de estudio; varía entre 1 y 5 mm/h en Potrerito y La Paredeña; y es de 30 mm/h en Cariaprima, esto último, debido a la presencia de zonas en este sector con mayor contenido de arena. En los dos primeros sectores, con predominancia de humedad inicial baja durante las pruebas de campo, este límite se alcanza entre los 15 y 30 minutos después de haberse iniciado la medición de infiltración (Figura 1(h)), valores menores que el límite plástico, el cual correspondería a humedades mayores, entre 18 y 20% (Figuras 1(e)), ubicados en la frontera entre los estados semisólido y plástico. En el estado semisólido, el suelo aún disminuye de volumen al secarse, a pesar de que tiene la apariencia de un sólido. En el Sector La Paredeña, la variabilidad de la humedad es alta: alrededor del 75% de los casos, con valores menores que16%; y 25%, entre 20

y 30%. El límite líquido se encuentra en niveles de humedad entre 22 y 43% (Figura 1(d)) ubicados en la frontera entre los estados plástico y líquido. Adaptabilidad de los modelación de infiltración

La calidad de ajuste de los modelos que estiman los parámetros de la infiltración se determina de dos maneras (Spiegel, 2010; Gutiérrez y De la Vara, 2004): (1) cualitativamente, por comparación visual del ajuste de las curvas teóricas a los datos observados y (2) cuantitativamente, por la magnitud del coeficiente de determinación R2 y mediante la prueba de hipótesis sobre el modelo, asumiendo una distribución de probabilidades para el error de estimación (usualmente, normal, con media cero y varianza σ2). De acuerdo con el análisis cualitativo, los modelos de mejor ajuste fueron los de Horton y Mishra y Singh (R2>0,65), correspondientes a modelos univariados que dependen del tiempo con estructura recíproca y exponencial.

Para llevar a cabo el análisis cuantitativo se

consideró que el ajuste es satisfactorio cuando el valor de los coeficientes de determinación y

Cuadro 4. Estadísticos de ajuste de modelos de infiltración a las observaciones en la etapa de calibración.

Nº Modelo Condición del suelo

n R2 R2ajust. EEE EMA EPMA EM EPM

1 Philip Serie Total 500 0,632 0,631 190,3 101,87 639,7 -4,00E-7 457,2 Humedad Alta 980 0,77 0,77 30,4 17,5 86,1 -2,99E-7 7,3 Humedad Baja 900 0,60 0,60 207,5 116,4 563,3 -0,000385 315,8

2 Green-Ampt Serie Total 500 0,00029 0,00029 220,1 96,40 1128,4 0,000023 -1108,19 Humedad Alta 980 0,32 0,32 54,0 34,9 396,8 0,23 -370,3 Humedad Baja 900 0,014 0,01 307,9 158,1 1172,7 -0,000049 -1153,9

3 Smith y Parlange No Lineal Ks *

Serie Total 500 0,04 0,038 291,4 160,38 1481,4 0,000073 -1460,24 Humedad Alta 980 0,334 0,333 52,29 33,94 399,6 0,107 -373,8 Humedad Baja 900 0,018 0,01 314,7 151,2 1002,0 13,0 -981,0

4 Smith y Parlange No Lineal Ks **

Serie Total 500 0,0036 0,034 321,7 172,61 1445,53 4,60 -1424,8 Humedad Alta 980 0,334 0,333 52,2 33,9 399,6 0,107007 -373,83 Humedad Baja 900 0,0016 0,001 323,3 169,7 1257,87 -0,751 -1239,0

5 Smith y Parlange Lineal Ks**

Serie Total 500 0,045 0,045 154,7 1066,1 25,21 25,2 -1041,8 Humedad Alta 980 0,329 0,328 52,0 33,41 403,3 -3,63E-8 -377,6 Humedad Baja 900 0,003 0,001 312,1 160,9 1190,56 0,0006 -1172,1

6 Mishra y Singh

Serie Total 467 0,703 0,702 160,1 67,26 219,0 -0,0016 -194,56 Humedad Alta 980 0,788 0,787 29,7 18,95 160,65 0,0001 -136,3 Humedad Baja 900 0,61 0,61 190,3 79,078 104,862 -0,0019 -55,7

7 Horton Serie Total 500 0,681 0,680 170,1 69,85 267,41 0,00022 -240,37 Humedad Alta 979 0,744 0,744 32,2 20,3 210,1 0,00007 -181,8 Humedad Baja 900 0,65 0,65 187,8 80,01 241,92 -0,002 -213,8

8 Kostiakov Serie Total 500 0,65 0,648 181,9 70,58 69,17 12,94 39,18 Humedad Alta 979 0,778 0,778 29,9 17,04 5,5 8,0 6,82 Humedad Baja 900 0,63 0,63 194,7 89,1 326,2 -17,1 -317,5

9 Smith Serie Total 500 0,705 0,705 167,6 66,12 180,23 -0,023 -156,9 Humedad Alta 980 0,778 0,778 29,9 17,3 90,48 -0,00004 -69,16 Humedad Baja 900 0,64 0,64 179,1 80,0 228,3 0,0001 32,4

10 Holtan Serie Total 500 0,072 0,068 297,9 169,9 1570,5 -2,5 -1377,5 Humedad Alta 980 0,172 0,170 60,68 44,25 650,09 0,209 -560,2 Humedad Baja 900 0,0004 0,0004 317,0 158,5 1232,0 -0,12 -1214,0

*Ks: variable, **Ks: constante, n: cantidad de datos, R2: coeficiente de determinación, R2ajust.: coeficiente de determinación ajustado, EEE: Error Estándar del Estimado, EMA: Error Medio Absoluto, EPMA: Error Porcentual Medio Absoluto. EM: Error Medio, EPM: Error Porcentual Medio



determinación ajustados adquiere magnitudes mayores que 0,7 (Gutiérrez y De la Vara, 2004). En el Cuadro 2 se muestran los resultados de la estimación de los parámetros de los modelos como sigue: 1) Philip, a) Serie Total: s varía entre 100,8 y 115,38; C entre -153,17 y -104,39; b) Humedad Alta: s varía entre 22,1 y 23,7; C entre -21,5 y -15,7; c) Humedad Baja: s varía entre 177,7 y 199,6; C entre -221,2 y -174,9. 2) Green y Ampt, a) Serie Total: A varía entre 68,89 y 91,43; B entre -0,003 y 0,002; Hc entre -2639,1 y 1459,91; b) Humedad Alta: A varía entre -5,3 y 5,4 ; B entre -4,9 y 5,0; Hc entre -1,2E6 y 1,3E6; c) Humedad Baja: A varía entre 45,67 y 133,73; B entre 0,07 y 0,79; Hc entre -108,28 y -16,29. 3) Smith y Parlange No Lineal (Ks variable) a) Serie Total: C2 varía entre 2025,2 y 2786,6; b) Humedad Alta: C2 varía entre 288,72 y 322,52; c) Humedad Baja: C2 varía entre 2535,65 y 3687,01. 4) Smith y Parlange No Lineal (Ks constante) a) Serie Total: C2 varía entre 1492,82 y 2679,6; Ks varía entre 29,34 y 132,97 y b) Humedad Alta: C2 varía entre 263,6 y 312,4; Ks varía entre -4 y 14,1; c) Humedad Baja: C2 varía entre 1549,05 y 3581,98; Ks varía entre 41,81 y 136,12. 5) Smith y Parlange Lineal a)

Serie Total: C1 varía entre 822,3 y 2066,7; Ks varía entre 29,8 y 105,7 y b) Humedad Alta: C1 varía entre 265,1 y 308,2; Ks varía entre -1,40 y 7,03; c) Humedad Baja: C2 varía entre -187,26 y 2236,15; Ks varía entre 51,61 y 138,88. 6) Mishra y Singh a) Serie Total: fc varía entre 3,20 y 36,86; fo entre -3784,8 y 24676,3; k entre 8,19 y 308,8; b) Humedad Alta: fc varía entre 8,69 y 13,43; fo entre 374,0 y 511,6; k entre 30,2 y 44,4; c) Humedad Baja: fc varía entre -16,12 y 15,78; fo entre 2019,77 y 2482,88; k entre 12,61 y 16,59. 7) Horton a) Serie Total: fc varía entre 7,0 y 40,3; fo entre 1910,18 y 3199,09; k entre 56,4 y 84,7; b) Humedad Alta: fc varía entre 12,6 y 16,7; fo entre 291,8 y 340,8; k entre 35,4 y 43,2; c) Humedad Baja: fc varía entre 6,99 y 43,81; fo entre 1809,1 y 2170,28; k entre 15,96 y 19,59. 8) Kostiakov a) Serie Total: α varía entre -1,7 y 5,2; β entre 1,06 y 1,93; b) Humedad Alta: α varía entre 5,87 y 7,88; β entre 0,74 y 0,82; c) Humedad Baja: α varía entre 37,89 y 48,35; β entre 0,84 y 0,93. 9) Smith a) Serie Total: α varía entre 0,02 y 2 ,03; β entre 1,40 y 1,86; fc entre 1,72 y 32,7; b) Humedad Alta: α varía entre 4,29 y 7,64; β entre 0,74 y 0,88; fc entre -1,26 y 5,16; c) Humedad Baja: α varía entre 50,08 y 83,27; β entre

Cuadro 5. Estadísticos de ajuste de modelos de infiltración a las observaciones en la etapa de validación.

Nº Modelo Condición del suelo n EMA EPMA EM EPM 1 Philip Serie Total 171 112,1 538,7 -19,79 342,85

Humedad Alta 427 19,2 88,8 0,12 10,2 Humedad Baja 260 97,2 655,4 -14,81 315,8

2 Green-Ampt Serie Total 1067 94,97 1080,48 -3,05 -1060,31 Humedad Alta 427 32,0 385,2 -4,2 -359,6 Humedad Baja 260 167,4 1245,3 -3,79 -1228,2

3 Smith y Parlange No Lineal Ks *

Serie Total 171 118,61 1350,34 -14,71 -1334,27 Humedad Alta 427 32,80 404,0 -0,31 -378,9 Humedad Baja 260 154,4 1241,1 18,53 -1216,5

4 Smith y Parlange No Lineal Ks **

Serie Total 171 137,93 1403,77 -18,01 -1384,3 Humedad Alta 427 32,79 399,4 -3,19 -374,3 Humedad Baja 260 153,0 1412,6 -31,97 -1397,2

5 Smith y Parlange Lineal Ks**

Serie Total 172 170,18 1201,86 18,16 -1179,5 Humedad Alta 428 33,65 385,89 0,79 -359,5 Humedad Baja 260 160,1 1303,3 1,0 -1285,4

6 Mishra y Singh Serie Total 204 64,3 196,5 15,28 -172,4 Humedad Alta 428 20,42 155,81 -0,67 -130,4 Humedad Baja 260 73,8 95,8 3,6 -47,71

7 Horton Serie Total 172 69,96 201,02 30,21 -159,37 Humedad Alta 428 23,9 185,0 0,96 -154,2 Humedad Baja 260 81,7 209,6 7,9 -178,3

8 Kostiakov Serie Total 164 63,74 66,70 17,05 43,3245 Humedad Alta 428 17,05 77,45 0,46 -51,66 Humedad Baja 260 96,7 339,2 -17,1 -330,1

9 Smith Serie Total 171 82,76 187,75 12,19 -164,098 Humedad Alta 427 19,81 89,91 5,63 -65,0 Humedad Baja 260 100,1 220,90 17,3 20,0

10 Holtan Serie Total 173 179,0 1572,13 1,10 -1388,8 Humedad Alta 427 39,3 662,0 -4,87 -602,8 Humedad Baja 260 168,73 1139,11 4,9 -1119,5

*Ks: variable, **Ks: constante, n: cantidad de datos, R2: coeficiente de determinación, R2ajust.: coeficiente de determinación ajustado, EEE: Error Estándar del Estimado, EMA: Error Medio Absoluto, EPMA: Error Porcentual Medio Absoluto. EM: Error Medio, EPM: Error Porcentual Medio



0,707 y 0,828; fc entre -84,45 y -31,56. 10) Holtan a) Serie Total: fc varía entre -84142 y -48623; a entre 0,013 y 0,022; S entre 23148,8 y 23148,8; n entre -847,16 y 850,17; b) Humedad Alta: fc varía entre -7,23E6 y 7,22E6; a entre -37,7 y 43,9; S entre -2,44E6 y 2,44E6; n entre -123,4 y 125,3; c) Humedad Baja: fc varía entre -3,89E6 y 3,88E6; a entre -465,14 y 466,92; S entre -9,89E6 y 9,90E6; n entre -8,29 y 10,07.

En el Cuadro 4 se muestran los parámetros

estadísticos del ajuste de las observaciones a los modelos de infiltración en la etapa de la calibración como sigue: 1) Philip, a) Serie Total: R2 es igual a 0,632; R2ajust., es 0,631; EEE es 190,3; EMA es 101,87; EPMA es 639,7; EM es -4,00E-7; EPM es 457,2; b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,77; R2ajust., es 0,77; EEE es 30,4; EMA es 17,5; EPMA es 86,1; EM es -2,99E-7; EPM es 7,3; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,60; R2ajust., es 0,60; EEE es 207,5; EMA es 116,4; EPMA es 563,3; EM es -0,000385; EPM es 315,8. 2) Green y Ampt, a) Serie Total: R2 es igual a 0,00029; R2ajust., es 0,00029; EEE es 220,1; EMA es 96,40; EPMA es 1128,4; EM es 0,000023; EPM es -1108,19; b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,32; R2ajust., es 0,32; EEE es 54,0; EMA es 34,9; EPMA es 396,8; EM es 0,23; EPM es -370,3; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,014; R2ajust., es 0,01; EEE es 307,9; EMA es 158,1; EPMA es 1172,7; EM es -0,000049; EPM es -1153,9.3) Smith y Parlange No Lineal (Ks variable) a) Serie Total: R2 es igual a 0,04; R2ajust., es 0,038; EEE es 291,4; EMA es 160,38; EPMA es 1481,4; EM es 0,000073; EPM es -1460,24; b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,334; R2ajust., es 0,333; EEE es 52,29; EMA es 33,94; EPMA es 399,6; EM es 0,107; EPM es-373,8; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,018; R2ajust., es 0,01; EEE es 314,7; EMA es 151,2; EPMA es 1002,0; EM es 13,0; EPM es -981,0; 4) Smith y Parlange No Lineal (Ks constante) a) Serie Total: R2 es igual a 0,0036; R2ajust., es 0,0034; EEE es 321,7; EMA es 172,61; EPMA es 1445,53; EM es 4,60; EPM es -1424,8; y b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,334; R2ajust., es 0,333; EEE es 52,2; EMA es 33,9; EPMA es 399,6; EM es 0,107007; EPM es -373,83; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,0016; R2ajust., es 0,001; EEE es 323,3; EMA es 169,7; EPMA es 1257,87; EM es -0,751; EPM es -1239,0. 5) Smith y Parlange Lineal a) Serie Total: R2 es igual a 0,045; R2ajust., es 0,045; EEE es 154,7; EMA es 1066,1; EPMA es 25,21; EM es 25,2; EPM es -1041,8; y b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,329; R2ajust., es 0,328; EEE es 52,0; EMA es 33,41; EPMA es 403,3;

EM es -3,63E-8; EPM es -377,6; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,003; R2ajust., es 0,001; EEE es 312,1; EMA es 160,9; EPMA es 1190,56; EM es 0,0006; EPM es -1172,1. 6) Mishra y Singh a) Serie Total: R2 es igual a 0,003; R2ajust., es 0,001; EEE es 312,1; EMA es 160,9; EPMA es 1190,56; EM es 0,0006; EPM es -1172,1; y b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,788; R2ajust., es 0,787; EEE es 29,7; EMA es 18,95; EPMA es 160,65; EM es 0,0001; EPM es -136,3; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,61; R2ajust., es 0,61; EEE es 190,3; EMA es 79,078; EPMA es 104,862; EM es -0,0019; EPM es -55,7. 7) Horton a) Serie Total: R2 es igual a 0,681; R2ajust., es 0,680; EEE es 170,1; EMA es 69,85; EPMA es 267,41; EM es 0,00022; EPM es -240,37; y b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,744; R2ajust., es 0,744; EEE es 32,2; EMA es 20,3; EPMA es 210,1; EM es 0,00007; EPM es -181,8; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,65; R2ajust., es 0,65; EEE es 187,8; EMA es 80,01; EPMA es 241,92; EM es -0,002; EPM es -213,8. 8) Kostiakov a) Serie Total: R2 es igual a 0,65; R2ajust., es 0,648; EEE es 181,9; EMA es 70,58; EPMA es 69,17; EM es 12,94; EPM es 39,18; y b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,778; R2ajust., es 0,778; EEE es 29,9; EMA es 17,04; EPMA es 5,5; EM es 8,0; EPM es 6,82; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,63; R2ajust., es 0,63; EEE es 194,7; EMA es 89,1; EPMA es 326,2; EM es -17,1; EPM es -317,5. 9) Smith a) Serie Total: R2 es igual a 0,705; R2ajust., es 0,705; EEE es 167,6; EMA es 66,12; EPMA es 180,23; EM es -0,023; EPM es -156,9; y b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,778; R2ajust., es 0,778; EEE es 29,9; EMA es 17,04; EPMA es 90,48; EM es -0,00004; EPM es -69,16; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,64; R2ajust., es 0,64; EEE es 179,1; EMA es 80,0; EPMA es 228,3; EM es 0,0001; EPM es 32,4. 10) Holtan a) Serie Total: R2 es igual a 0,072; R2ajust., es 0,068; EEE es 297,9; EMA es 169,9; EPMA es 1570,5; EM es -2,5; EPM es -1377,5; y b) Humedad Alta: R2 es igual a 0,172; R2ajust., es 0,170; EEE es 60,68; EMA es 44,25; EPMA es 650,09; EM es 0,209; EPM es -560,2; c) Humedad Baja: R2 es igual a 0,0004; R2ajust., es 0,0004; EEE es 317,0; EMA es 158,5; EPMA es 1232,0; EM es -0,12; EPM es -1214,0.

En el Cuadro 5 se muestran los parámetros estadísticos del ajuste de las observaciones a los modelos de infiltración en la etapa de la validación como sigue: 1) Philip, a) Serie Total: EMA es 112,1; EPMA es 538,7; EM es -19,79; EPM es 342,85; b) Humedad Alta: EMA es 19,2; EPMA es 88,8; EM es 0,12; EPM es 10,2; c) Humedad Baja: EMA es 97,2;



EPMA es 655,4; EM es -14,81; EPM es 315,8. 2) Green y Ampt, a) Serie Total: EMA es 94,97; EPMA es 1080,48; EM es -3,05; EPM es -1060,31; b) Humedad Alta: EMA es 32,0; EPMA es 385,2; EM es -4,2; EPM es -359,6; c) Humedad Baja: EMA es 167,4; EPMA es 1245,3; EM es -3,79; EPM es -1228,2. 3) Smith y Parlange No Lineal (Ks variable) a) Serie Total: EMA es 118,61; EPMA es 1350,34; EM es -14,71; EPM es -1334,27; b) Humedad Alta: EMA es 32,80; EPMA es 404,0; EM es -0,31; EPM es -378,9; c) Humedad Baja: EMA es 154,4; EPMA es 1241,1; EM es 18,53; EPM es -1216,5. 4) Smith y Parlange No Lineal (Ks constante) a) Serie Total: EMA es 137,93; EPMA es 1403,77; EM es -18,01; EPM es -1384,3; y b) Humedad Alta: EMA es 32,79; EPMA es 399,4; EM es -3,19; EPM es -374,3; c) Humedad Baja: EMA es 153,0; EPMA es 1412,6; EM es 1412,6; EPM es -1397,2. 5) Smith y Parlange Lineal a) Serie Total: EMA es 170,18; EPMA es 1201,86; EM es 18,16; EPM es -1179,5; y b) Humedad Alta: EMA es 33,65; EPMA es 385,89; EM es 0,79; EPM es -359,5; c) Humedad Baja: EMA es 160,1; EPMA es 1303,3; EM es 1,0; EPM es -1285,4. 6) Mishra y Singh a) Serie Total: EMA es 64,3; EPMA es 196,5; EM es 15,28; EPM es -172,4; y b) Humedad Alta: EMA es 20,42; EPMA es 155,81; EM es -0,67; EPM es -130,4; c) Humedad Baja: EMA es 73,8; EPMA es 95,8; EM es 3,6; EPM es -47,71. 7) Horton a) Serie Total: EMA es 69,96; EPMA es 201,02; EM es 30,21; EPM es -159,37; y b) Humedad Alta: EMA es 23,9; EPMA es 185,0; EM es 0,96; EPM es -154,2; c) Humedad Baja: EMA es 81,7; EPMA es 209,6; EM es 7,9; EPM es -178,3. 8) Kostiakov a) Serie Total: EMA es 63,74; EPMA es 66,70; EM es 17,05; EPM es 43,32; y b) Humedad Alta: EMA es 17,05; EPMA es 77,45; EM es 0,46; EPM es -51,66; c) Humedad Baja: EMA es 96,7; EPMA es 339,2; EM es -17,1; EPM es -330,1. 9) Smith a) Serie Total: EMA es 82,76; EPMA es 187,75; EM es 12,19; EPM es -164,098; y b) Humedad Alta: EMA es 19,81; EPMA es 89,91; EM es 5,63; EPM es -65,0; c) Humedad Baja: EMA es 100,1; EPMA es 220,90; EM es 17,3; EPM es 20,0. 10) Holtan a) Serie Total: EMA es 179,0; EPMA es 1572,13; EM es 1,10; EPM es -1388,8; y b) Humedad Alta: EMA es 39,3; EPMA es 662,0; EM es -4,87; EPM es -602,8; c) Humedad Baja: EMA es 168,73; EPMA es 1139,11; EM es 4,9; EPM es -1119,5.

En el Cuadro 3 se muestran los resultados de la estimación de los parámetros y estadístico de ajuste de los modelos como sigue: 1) Philip, a) OL: s

varía entre 71 y 82; C entre -101 y -67; R2 es igual a 0,64 y R2ajust., es 0,64; b) CL-ML: s varía entre 80 y 111; C entre -180 y -63; R2 es igual a 0,52 y R2ajust., es 0,51; c) SM: s varía entre 133 y 164; C entre –258 y -144; R2 es igual a 0,68 y R2ajust., es 0,68;. 2) Green y Ampt, a) OL: A varía entre 14 y 72; B entre -0,22 y 0,273; Hc entre -8268,9 y 9922,2; R2 es igual a 0,05 y R2ajust., es 0,05;b) CL-ML: A varía entre 47 y 200 ; B entre -0,45 y 0,44; Hc entre -98552 y 96184; R2 es igual a 0,011 y R2ajust., es 0,011 c) SM: A varía entre -73 y 165; B entre -7,10 y 14,69; Hc entre -99,5 y -34,9; R2 es igual a 0,23 y R2ajust., es 0,22 3) Smith y Parlange No Lineal (Ks variable) a) OL: C2 varía entre 1188 y 1699; R2 es igual a 0,057 y R2ajust., es 0,057 b) CL-ML: C2 varía entre 823 y 2368; R2 es igual a 0,057 y R2ajust., es 0,057 c) SM: C2 varía entre 5411 y 8513; R2 es igual a 0,17 y R2ajust., es 0,17 4) Smith y Parlange No Lineal (Ks constante) a) OL: C2 varía entre 840,3 y 1507,0; Ks varía entre 25,3 y 90,6; R2 es igual a 0,05 y R2ajust., es 0,05 y b) CL-ML: C2 varía entre -4796,0 y 4930,2; Ks varía entre 98,9 y 208,9; R2 es igual a 0,05 y R2ajust., es 0,05 c) SM: C2 varía entre 5367,5 y 11828,1; Ks varía entre -402,1 y 181,7; R2 es igual a 0,17 y R2ajust., es 0,16.

5) Smith y Parlange Lineal a) OL: C1 varía entre 645,1 y 1408,7; Ks varía entre 19,1 y 74,6; R2 es igual a 0,05 y R2ajust., es 0,05; y b) CL-ML: C1 varía entre -359,601 y 1612,3; Ks varía entre 52,31 y 196; R2 es igual 0,041y R2ajust., es 0,041; c) SM: C1 varía entre 5878,5 y 11625,7; Ks varía entre -166,8 y 49,3; R2 es igual a 0,17 y R2ajust., es 0,16. 6) Mishra y Singh a) OL: fc varía entre 7,6 y 32,6; fo entre 1353,3 y 3866,8; k entre 36,3 y 94,3; R2 es igual a 0,70 y R2ajust., es 0,69. b) CL-ML: fc varía entre -20,5 y 61,5; fo entre -3,1E6 y 3,6E6; k entre -6957,9 y 9041,8; R2 es igual a 0,62 y R2ajust., es 0,61. c) SM: fc varía entre -23,2 y 34,4; fo entre -3,09E7 y 3,54E7; k entre -18326 y 23345,7; R2 es igual a 0,87 y R2ajust., es 0,86. 7) Horton a) OL: fc varía entre 7,0 y 40,3; fo entre 1119,1 y 1629,5; k entre 41,0 y 59,9; R2 es igual a 0,68 y R2ajust., es 0,68. b) CL-ML: fc varía entre -10,6 y 69,0 ; fo entre 1311,2 y 5832,8; k entre 55,6 y 128,9; R2 es igual a 0,61 y R2ajust., es 0,61. c) SM: fc varía entre -4,2 y 50,6; fo entre 4831,7 y 10024,9; k entre 86,7 y 128,1; R2 es igual a 0,87 y R2ajust., es 0,86. 8) Kostiakov a) OL: α varía entre 3,3 y 9,5; β entre 0,9 y 1,2; R2 es igual a 0,70 y R2ajust., es 0,70. b) CL-ML: α varía entre -0,54 y 1,35; β entre 1,2 y 2,4 ; R2 es igual a 0,61 y R2ajust., es 0,6. c) SM: α varía entre -0,04 y 0,18; β entre 2,0 y 2,7 ; R2 es igual a 0,87 y R2ajust., es 0,86. 9) Smith



a) OL: α varía entre 1,21 y 7,67; β entre 1,0 y 1,3; fc entre -3,8 y 25,8; R2 es igual a 0,70 y R2ajust., es 0,70. b) CL-ML: α varía entre -0,04 y 0,13; β entre 2 y 2,9; fc entre -8,5 y 47,6; R2 es igual a 0,87 y R2ajust., es 0,87. c) SM: α es -0,41; β es 1,3; fc es -19,3; R2 es igual a 0,62 y R2ajust., es 0,61.

Los ajustes de los modelos mostrados a las

observaciones para las diferentes series indican que: los modelos de Green y Ampt, Smith y Parlange no Lineal, Smith y Parlange Lineal, muestran un ajuste deficiente, en la mayoría de los casos menor que 17%, indicando baja interrelación entre infiltración, infiltración acumulada, permeabilidad y carga de agua sobre la superficie del terreno (Cuadros 3, 4 y 5). Por lo tanto, la hipótesis elemental de la relación de capacidad de infiltración – infiltración acumulada, no es significativa. El ajuste de los modelos de Mishra y Singh, Horton y Kostiakov (univariados dependientes del tiempo, con ecuaciones exponencial, recíproca y potencial, respectivamente), se considera satisfactorio, con valores del coeficientes de determinación alrededor de 70%. El modelo de Holtan (univariado, dependiente de la infiltración acumulada, mediante una función potencial) arroja un ajuste deficiente ya que el coeficiente de determinación es menor al 20%.

Los estadísticos en la etapa de la calibración

como en la etapa de la validación para el ajuste de los modelos de infiltración a las observaciones en la series: total, y según el contenido de agua; son similares, por lo que los resultados de los parámetros son consistentes (Cuadros 4 y 5).

Comparando los resultados de los ajustes de

los modelos de infiltración a las observaciones con los encontrados por Mishra et al., (2003) para suelos similares a los indicados en el Cuadro 3 se encuentra que; los parámetros y los estadísticos de ajuste de los modelos Green y Ampt, Smith Parlange Lineal y Smith-Parlange no Lineal, Holtan difieren significativamente; mientras que los correspondientes a los modelos de Philip, Mishra-Sing, Horton, Kostiakov y Smith fueron aproximados. Las diferencias respecto al desempeño de los modelos Smith-Parlange Lineal y No Lineal se cree que podrían suponerse debido a que las pruebas fueron realizadas en laboratorio en muestras remoldadas; lo que tiene influencia en la propiedades físicas de suelo; tales como porosidad, relación de vacíos y cohesión; entre otros; a lo que parecen ser menos sensibles el resto de los modelos.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

No se han encontrado diferencias significativas en la estimación de los parámetros de la infiltración entre los resultados obtenidos para los tipos de suelo individualmente (limo orgánico, arena limosa y arcilla limosa) y los resultados al considerar todos los datos en conjunto.

Los modelos de infiltración de Horton y Mishra & Singh son los que han mostrado mejores resultados en el ajuste a los datos medidos en el campo; por lo que se recomienda su uso para la estimación de las láminas de aplicación de agua al suelo en el diseño de los sistemas de riego.

Para contenidos de humedad del suelo elevados y tasas de infiltración bajas a estables, los modelos de mejor ajuste fueron los de Philip, Green & Ampt, Smith & Parlange y Holtan. Por lo tanto, se recomienda seguir investigando la estructura de estos modelos para usarlos en la estimación del coeficiente de permeabilidad, como una medida del valor límite inferior de la infiltración.

Dado que los resultados obtenidos en esta investigación sólo se restringen al área de estudio, se recomienda validar su aplicación antes de usarlos en otras regiones.

AGRADECIMIENTOS

La investigación se llevó a cabo con el apoyo

logístico del Centro de Investigaciones Hidrológicas y Ambientales (CIHAM-UC) de la Universidad de Carabobo y el aporte financiero del Ministerio del Poder Popular para la Ciencia y Tecnología (Misión Ciencia).

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Evidencias de la variabilidad y cambios climáticos en Maturín, estado Monagas, Venezuela

Climatic variability and changes evidences at Maturín, Monagas State, Venezuela

José Alexander GIL MARÍN 1, Beatriz I. LOZADA GARCÍA2, Nadiezhda LÓPEZ PÉREZ1, Luis MARQUEZ3 y Marielin del Valle SALAZAR GIL1

1Departamento de Ingeniería Agrícola, Escuela de Ingeniería Agronómica, Universidad de Oriente

(UDO); 2Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA-Táchira), Bramón, estado Táchira, Venezuela y 3Departamento de Ciencias Básicas, Unidad de Estudios Básicos, UDO, Maturín, 6201, estado Monagas,

Venezuela. E-mails: [email protected] y [email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

En los últimos años se ha presentado un cambio en los patrones climáticos de la ciudad de Maturín, sin embargo, a la fecha no existen estudios publicados que verifiquen si efectivamente el clima ha cambiado debido al efecto del calentamiento global. Esta investigación se centró en efectuar una serie de pruebas estadísticas para detectar señales de cambio climático en los registros de algunas variables del clima de la ciudad de Maturín, estado Monagas, Venezuela; en el período 1951- 2005 (55 años). Se identificó el año aproximado del cambio y su significación, para las series temporales de humedad relativa (Hr), evaporación y las temperaturas medias (Tmed) provenientes de la estación climatológica de la Fuerza Aérea venezolana, ubicada en Maturín. Para el análisis de tendencia se tomaron en cuenta tres períodos: total anual (enero-diciembre), seco (enero-abril) y lluvioso (mayo-diciembre). También, se determinaron los modelos probabilísticos que mejor fijaran las variables bajo estudio. Las series anuales de las variables climáticas fueron analizadas con el programa SAS versión 8.0 para determinar sus estadísticos básicos. El análisis de tendencia se efectuó por las siguientes pruebas no paramétricas: coeficiente de Spearman, de Mann-Kendall y de Pettitt, también se realizó un análisis de regresión lineal. Se identificó que ninguna de las variables sigue un patrón de distribución Normal, excepto la precipitación. Se determinó una tendencia creciente estadísticamente significativa (α=0,05) en la Tmed y la evaporación, lo que pone en evidencia el cambio climático. La Hr presentó una tendencia decreciente significativa. Se localizaron cambios bruscos significativos para los periodos: anuales, secos y lluviosos, en las variables Hr y Tmed, mientras que la evaporación solo en los periodos anuales y lluviosos presento cambios significativos. Palabras clave: Maturín, análisis de tendencia, series temporales, pruebas no paramétricas, modelo probabilístico

ABSTRACT

In recent years, there has been a change in climate patterns of Maturin city, however, there is not any study so far that has been published verifying whether or not the climate has changed due to the effect of global warming. This research focused to make a series of statistical tests to detect climate change signals in the records of some climate variables Maturin city, Monagas state, Venezuela, in the period 1951 - 2005 (55 years). The approximate year of change was identified and its significance, for time series of relative humidity (RH), evaporation and medium temperatures (Tmed) from the meteorological station of Venezuelan Air Force, located in Maturin. For trend analysis three periods were taken into account: annual total (January-December), dry (January-April) and rainy season (May-December). Also, the determined probabilistic models that best fitted to variables under study were determined. The annual series of climatic variables were analyzed with the program SAS version 8.0 to determine its basic statistics. The trend analysis was performed by means of following nonparametric tests: Spearman's coefficient, Mann-Kendall and Pettitt test, also a linear regression analysis was performed. It was founded that none of the variables follows a normal distribution pattern, except for precipitation. A statistically significant increased trend was determined (α = 0.05) in Tmed and evaporation, which indicated a climate change. The RH showed a decreased significantly trend. The study founded significant abrupt changes for annual, dry and rainy periods, in the variables RH and Tmed, while for evaporation, significant changes were presented only in the annual and rainy periods.

Key words: Maturin, trend analysis, time series, nonparametric tests, probabilistic models

Gil Marín et al. Evidencias de la variabilidad y cambios climáticos en Maturín, estado Monagas, Venezuela


INTRODUCCIÓN La historia del planeta muestra la ocurrencia de

cambios climáticos desde la era cuaternaria. Varios de ellos caracterizados por cambios en la dinámica de los océanos, erupciones volcánicas o bien alteraciones de la radiación solar (Schwartz y Randall, 2003; Alexandrov y Hoogenboom, 2000).

Actualmente, la humanidad se enfrenta a un

nuevo escenario de cambio climático donde varios estudios indican que debido a las grandes emisiones de gases del efecto invernadero como bióxido de carbono (CO2); dióxido de nitrógeno (N20) y metano (CH4), la temperatura promedio del planeta se ha incrementado entre 0,3 y 0,7 ºC en los últimos 100 años (Carson, 1996; y Cao Mingkui et al.1998). Dichos estudios también señalan que debido a este calentamiento global y al fenómeno climático el Niño, la ocurrencia de eventos climáticos extraordinarios como sequías, inundaciones, temperaturas extremas altas y temperaturas extremas bajas han aumentado en las últimas décadas (Lavenroth y Smith, 1996; Smith, 1996), lo cual puede afectar a diversos sectores de la economía, y en particular al sector agrícola, debido a su estrecha relación con el clima.

El calentamiento global y el cambio climático,

pueden afectar directamente el crecimiento y desarrollo de los cultivos, ya que el incremento de la temperatura y el CO2 en la atmósfera afectan la tasa fotosintética de los cultivos (Wolf y Van Diepen, 1994). También pueden alterar los patrones de precipitación y la frecuencia de ocurrencia e intensidad de los eventos hidrometeorológicos extremos. Se reporta que entre 1900 y 2005, la precipitación anual aumentó notablemente en las partes orientales del norte de América del Sur y América del Norte (Magrin, 2008). Por otra parte, en los últimos 50 años se observaron cambios en los eventos extremos, como reducción de la frecuencia de ocurrencia de noches y días fríos, y días con helada y escarchas en la mayoría de las áreas terrestres. En contraposición, aumentó la frecuencia de ocurrencia de noches y días cálidos, olas de calor y lluvias intensas. También, en los últimos 35 años se registró un aumento en la frecuencia de ocurrencia de huracanes severos (Magrin, 2008).

Por consiguiente, en Venezuela, la ocurrencia

más frecuente de precipitaciones intensas implica mayor riesgo de inundaciones repentinas y

derrumbes, especialmente graves en áreas muy vulnerables como son las zonas montañosas fuertemente urbanizadas. El incremento de la temperatura es un problema grave que implica un mayor gasto de agua (que será cada vez más escasa) y de energía, así como un riesgo de salud en humanos y animales. Algunos expertos señalan que el futuro más plausible para el país consistirá en un aumento de la temperatura media debido principalmente a un aumento de las temperaturas nocturnas, así como una disminución de la precipitación, acompañada por un incremento de s eventos extremos (Martelo, 2004)

El crecimiento poblacional e industrial en la

ciudad de Maturín, ha sido de gran magnitud en los últimos 30 años, debido a la instalación de varias industrias nacionales y extranjeras, relacionadas directa e indirectamente con la actividad petrolera, este hecho ha causado un incremento de inmigración de la población hacia esta localidad. Estos incrementos en la población requieren de viviendas, vías de comunicación, escuelas y hospitales, dando como resultado un crecimiento urbano acelerado. La urbanización de una región cambia drásticamente las propiedades de las superficies, ya que la vegetación original de la región es reemplazada por pavimento, concreto, banquetas y otros materiales sintéticos utilizados en las construcciones. Esto da como consecuencia cambios muy drásticos en la absorción y reflectancia de la radiación solar por los cuerpos de la superficie y en la distribución de los componentes de la ecuación del balance de energía en la superficie, lo cual puede modificar el microclima de la localidad.

Algunos habitantes de Maturín señalan que en

los últimos 30 a 40 años ha existido un cambio en los patrones climáticos de la ciudad, indicando que los periodos lluviosos del año son más cortos, mientras que los periodos de sequía son más largos y más calurosos. Sin embargo, a la fecha no existen estudios publicados que verifiquen si efectivamente el clima de Maturín ha cambiado debido al efecto del calentamiento global.

El interés por el estudio de la variabilidad

climática, el cambio climático y su influencia sobre el régimen de precipitación, temperaturas y otros elementos del clima, se ha incrementado en los últimos años sin embargo estos estudios se ven afectados por problemas de confiabilidad de los registros climáticos o a la inexistencia de los mismos, por estas razones es importante disponer de series temporales homogéneas y que las inhomogeneidades



sean detectadas con pruebas estadísticas que permitan corregir esas desigualdades (Lozada y Barboza, 2007).

Con base en los antecedentes antes

mencionados, los objetivos de este trabajo se centraron en efectuar una serie de pruebas estadísticas a los registros de temperaturas media, humedad relativa y evaporación de la ciudad de Maturín, periodo 1951 – 2005, para detectar señales de variabilidad y cambio climático que identifiquen la existencia de tendencias, que estimen el año aproximado del cambio y su significación en las series temporales antes mencionadas, para los periodos totales anuales (enero-diciembre), secos (enero - abril) y lluviosos (mayo - diciembre) de la ciudad de Maturín, estado Monagas.


Sitio de estudio

El trabajo se llevó a cabo utilizando la información de la Estación Climática de la ciudad de

Maturín, municipio Maturín, estado Monagas, situado geográficamente a 9°46’46” de latitud norte y 63°11’05” longitud oeste y a una altura de 63.5 m.s.n.m (Figura 1). Holdridge, citado por Gil et al. (2000), señala que el clima de la zona es del tipo Bosque seco tropical, caracterizado por presentar una estación lluviosa de mayo a diciembre y una estación seca de enero hasta abril, con una precipitación media anual de 1219,6 mm, una temperatura media anual de 25,9 °C, una evapotranspiración potencial de 1372 mm y una evaporación de 1573 mm.

Recolección de Datos y Variables bajo estudio

Las series de datos de humedad relativa,

evaporación y temperatura media, provienen de registros diarios llevadas a cabo en la estación meteorológica de la Fuerza Aérea de la República Bolivariana de Venezuela (FAV), ubicada en las adyacencias del Aeropuerto de Maturín, estado Monagas. El periodo considerado va desde enero de 1951 hasta diciembre del 2005, totalizando 55 años.

Figura 1. Ubicación geográfica de la Estación Meteorológica de la Fuerza Aérea Venezolana. Fuente: http://education.nationalgeographic.com/education/mapping/outline-map/?map=venezuela.



Análisis estadísticos de las variables climáticas Las variables climáticas fueron analizadas por

separado considerando tres ciclos o periodos: un periodo anual (de enero a diciembre), un periodo seco (enero-abril) y un periodo lluvioso (mayo-diciembre), en el caso del análisis de las tendencias con las pruebas no paramétricas. El resto de los análisis estadísticos se realizó solo a las series de datos anuales.

Análisis de tendencia de las variables climáticas

El análisis de la tendencia se efectuó a través

de las siguientes pruebas no paramétricas: coeficiente de Spearman, de Mann-Kendall y la de Pettitt. También se realizó un análisis de regresión lineal para identificar alteraciones en las series por medio de la significación del coeficiente angular (a) de la ecuación:

Y= b+α X (1) La prueba es estadísticamente significativa si

en el intervalo de confianza con un 95 % de probabilidad, el coeficiente angular (a) no incluye el valor cero. La regresión lineal se obtuvo al someter los datos a un análisis de regresión con el programa SPSS versión 8.0.

La prueba del coeficiente de Spearman (rs),

según Sneyers, (1990), determina si hay o no tendencia significativa en una serie temporal. El estadístico de la prueba es:

n2

s i2i = 1

6r = 1 - (y - i) (2)n(n -1) ∑

La distribución nula del estadístico es

asintóticamente normal con esperanza (E) y varianza (var), respectivamente:

s s1E(r ) = 0 y var(r ) = (3)

(n - 1)

El estadístico reducido (u(rs)) sigue la

distribución normal estándar:

s s μ(r ) = r n -1 (4) y la probabilidad, determinada de la N (0,1) es:

s1α = P( μ > μ(r ) ) (5) La hipótesis nula de no tendencia es rechazada

al nivel de significación α0 (α0= 0,05) si α1<α0. La tendencia es creciente si rs>0 y es decreciente si rs<0.

La prueba de Mann- Kendall, según Sneyers

(1990), también determina si hay o no tendencia en una serie temporal. Sea yi el rango de las observaciones ordenadas de menor a mayor. Para cada elemento yi se cuenta el número (ni) de los elementos yj que lo preceden (i > j), tal que yi > yj. El estadístico de la prueba es:

n

n ii = 1

t = n (6)∑

La esperanza y la varianza de la distribución

nula del estadístico son:

n n (n - 1)E(t ) = (7)

4

y

n n (n - 1) (2n + 5)Var(t ) = (8)

72

y la prueba se reduce a:

[ ]nn

t - E(t)μ(t ) = (9)

var t

El estadístico sigue la distribución normal

estándar. La probabilidad, determinada de la N (0,1) es:

n1α = P( μ > μ(t ) ) (10) La hipótesis nula de no tendencia es rechazada

al nivel de significación α0 (α0= 0,05), si α1<α0. Cuando u(tn) es significativo, se puede observar una tendencia creciente (u(tn) > 0) o decreciente (u(tn) < 0) de la serie.

El análisis progresivo de la serie por medio del

estadístico u(tn), localiza el inicio del fenómeno. Para ello, se calcula sustituyendo n = i en las fórmulas (6), (7), (8) y (9). Igualmente se determina para la serie inversa. Las series u(tn)’y u(tn) son graficadas y, en el caso de una tendencia significativa, la intersección de las curvas localiza aproximadamente el inicio del fenómeno.



La prueba de Pettitt (1979), citado por Lozada y Barboza (2007) analiza si hay un punto de cambio significativo en la serie. Esta prueba emplea una versión de la prueba de dos muestras de Mann-Whitney. Para datos continuos esta propone el estadístico:

t = 2 - T (11)

T

t.T t jj = 1

V = s g n (X - X ) (12)∑

Donde: sgn(x) = 1 si x >0, sgn(x) = 0 si x = 0, sgn(x) = -1 si x < 0.

Se calcula k(t) para 1 ≤ t ≤ T. El estadístico de la prueba es:

[ ] t.T1 t TK(t) = MAX U (13)≤ ≤

El valor-P es calculado aproximadamente por: 2

(t)3 2

-6 (k )

(T + Tvalor -P 2 (14)

≅

Según Back (2001), citado por Lozada y

Barboza (2007) los valores críticos de K pueden ser calculados por la ecuación:

3 2-ln(p/2) (T + T )Kcrítico = ± (15)6

La prueba de Pettitt señala un cambio brusco

cuando el valor máximo (K(t)) es significativo al nivel crítico de la prueba (α0 = 0,05).

La significación en estas pruebas se determinó

al comparar el valor de los estadísticos de las pruebas con el obtenido de la Tabla de valores de t con α = 0,05 y n-2 grados de libertad (53 grados de libertad), en este caso el valor determinado fue 2,007.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tendencias de la Humedad Relativa

El análisis de regresión mostró una tendencia

decreciente significativa al 5 %, en los periodos anual, seco y lluvioso, en un orden de aproximadamente 0,29 %, 0,26 % y 0,31 % por año respectivamente (Cuadro 1 y Figura 2a, 3a y 4a).

Las pruebas de Spearman y de Mann-Kendall

corroboran que existe una tendencia en las series estadísticamente significativa en los tres casos. Como los estadísticos son negativos, las tendencias se consideran decrecientes en todos los periodos (Cuadro 1).

La prueba secuencial de Mann-Kendall

(Sneyers, 1990), mostró que la tendencia es del tipo decreciente en todas las épocas estudiadas (Figuras 2b, 3b y 4b).

Para el período total anual, la prueba de Mann-

Kendall reportó tres épocas con tendencia decreciente significativa ubicados en los períodos 1962 – 1970, 1975 – 1980 y 1986 – 2005 (Figura 2b). Mientras que la prueba de Pettitt para esta época, señaló un cambio brusco significativo en el año 1986 (Figura 2c), que también es detectado por la prueba de Mann-Kendall por el punto de intersección de los estadígrafos µ(ti) y µ(t’).

Para el periodo seco, la prueba de Mann-

Kendall, señala una tendencia decreciente significativa en los periodos 1960 – 1970 y 1988 – 2005, indicando que el cambio comenzó el año 1986 para este último periodo (Figura 3b). La prueba de Pettitt también determinó un cambio brusco decreciente muy significativo en el año 1986 (Figura 3c).

En cuanto al periodo lluvioso, la prueba de

Pettitt localizó un cambio brusco en el año 1986 (Figura 4c), coincidiendo con los periodos anteriores,

Cuadro 1. Coeficiente angular de la regresión (a) y su intervalo de confianza y estadísticos: Coeficiente de Spearman (µ(rs))

y coeficiente Mann-Kendall (µ(tn)) para la Humedad Relativa total anual, periodo seco y lluvioso de la ciudad de Maturín, estado Monagas, Venezuela.

Época Regresión (a) Intervalo de Confianza a Coeficiente Spearman Coeficiente Mann-Kendall Periodo seco -0,26* [-0,34; -0,18] -5,02* -5,89* Periodo lluvioso -0,31* [-0,38; -0,24] -5,39* -6,44* Total anual -0,29* [-0,36; -0,23] -5,40* -6,57*

*Significativo a α < 0,05



y la prueba de Mann-Kendall mostró que la tendencia decreciente es significativa en los periodos 1964-1966, 1967-1970, 1975-1980 y 1986-2005, con un inicio de cambio en el año 1986 (Figura 4b). El análisis lineal indica que existe una tendencia a la disminución de la humedad relativa, en los diferentes períodos. Para el caso de la humedad relativa anual la disminución será de 0,29 % por año.

Estos resultados conducen a señalar que la

disminución de la variable climática humedad relativa, es una consecuencia del efecto del cambio climático sobre la ciudad de Maturín. Se infiere que existe una tendencia a la disminución de la humedad relativa en los diferentes períodos estudiados.

Tendencias de la Temperatura Media

En el Cuadro 2 se resumen los análisis

estadísticos de tendencia realizados a la temperatura media para los periodos total anual, seco y lluvioso.

El análisis de regresión lineal señaló una

tendencia de aumento significativa en todos los periodos estudiados, en un orden aproximado de 0,031 ºC por año en el periodo seco, 0,034 ºC por año en el periodo lluvioso y 0,033 ºC por año para el periodo total anual (Figuras 5a, 6a y 7a).

La prueba de Spearman y Mann-Kendall

confirman la existencia de tendencia significativa en las series. Como los estadígrafos son positivos, la tendencia se considera creciente.

La prueba de Mann-Kendall, para el caso del

periodo total anual, señaló que el cambio comenzó en el año 1998, tornándose la tendencia creciente

Figura 2. Humedad Relativa. Época Total Anual. (a) Regresión lineal, (b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.

Figura 3. Humedad Relativa. Época Seca. (a) Regresión

lineal, (b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.



significativa a partir de esta fecha y continua en la misma situación actualmente (Figura 5b). Por otro lado, la prueba de Pettitt señaló un cambio brusco en el año 1989 (figura 5c).

Para el período seco, la prueba de Mann-

Kendall, mostró una tendencia creciente a partir del

año 1991, tornándose esta significativa a partir del año 1994 hasta el presente (Figura 6b). Mientras que la prueba de Pettitt determinó un cambio brusco significativo en el año 1990 (Figura 6c).

En el caso del período lluvioso, la prueba de

Mann-Kendall reveló una tendencia creciente a partir

Cuadro 2. Coeficiente angular de la regresión (a) y su intervalo de confianza y estadísticos: Coeficiente de Spearman (µ(rs)) y coeficiente Mann-Kendall (µ(tn)) para la temperatura media total anual, periodo seco y lluvioso de la ciudad de Maturín, estado Monagas, Venezuela.

Época Regresión (a) Intervalo de Confianza a Coeficiente Spearman Coeficiente Mann-Kendall Periodo seco 0,031* [0,020; 0,042] 4,17* 3,94* Periodo lluvioso 0,034* [0,024; 0,045] 4,30* 3,75* Total anual 0,033* [0,023; 0,043] 4,44* 4,12* *Significativo a α < 0,05

Figura 4. Humedad Relativa. Época Lluviosa. (a) Regresión lineal, (b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.

Figura 5. Temperatura Media. Época Total Anual (a) Regresión lineal, (b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.



del año 1997, la cual comienza a hacerse significativa en el año 1999 hasta el presente (Figura 7b), mientras que la prueba de Pettitt localizó el cambio brusco en el año 1989 (Figura 7c).

Pérez et al. (1998) en un trabajo sobre

evidencias del cambio climático en Colombia también

reporta tendencias de incremento de la variable temperatura media. Esta tendencia en el incremento de la temperatura media de la ciudad de Maturín en aproximadamente 0.3 ºC en el último decenio, pone en evidencia una significativa tendencia al incremento de esta variable por efecto del calentamiento global.

Figura 6. Temperatura Media. Época Seca (a) Regresión lineal, (b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.

Cuadro 3. Coeficiente angular de la regresión (a) y su intervalo de confianza y estadísticos: Coeficiente de Spearman (µ(rs))

y coeficiente Mann-Kendall (µ(tn)) para la evaporación total anual, periodo seco y lluvioso de la ciudad de Maturín, estado Monagas, Venezuela.

Época Regresión (a) Intervalo de Confianza a Coeficiente Spearman Coeficiente Mann-Kendall

Periodo seco 3,97 [-0,55; 8,48] 1,42 1,46 Periodo lluvioso 14,92* [8,35; 21,50] 3,45* 3,38* Total anual 18,89* [8,31; 29,47] 3,05* 3,01* * Significativo a α < 0,05

Figura 7. Temperatura Media. Época Lluviosa (a) Regresión lineal, (b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.



Tendencias de la Evaporación El análisis de regresión lineal (Cuadro 3)

manifestó una tendencia de aumento significativa de la evaporación total anual, en un orden de aproximadamente de 18,89 mm por año. Cuando se consideran los períodos seco y lluvioso se observó que la tendencia de aumento sólo es significativa en el período lluvioso (aproximadamente de 14,92 mm por año), figuras 8a, 9a y 10a.

Las pruebas de Spearman y de Mann-Kendall

afirman que existe una tendencia en las series, y son estadísticamente significativas solo para el período de evaporación total anual y el período lluvioso, como los estadígrafos son positivos, la tendencia se considera creciente.

La prueba de Mann-Kendall, para la evaporación total anual, indica que el cambio comenzó en el año 1998, tornándose la tendencia creciente significativa en el periodo 2000 – 2005 (Figura 8b), sin embargo, la prueba de Pettitt, señaló que el cambio brusco significativo comenzó en el año 1992 (Figura 8c).

Para el periodo seco la prueba de Pettitt resultó

no significativa (Figura 9c) y según la prueba de Mann-Kendall, la tendencia creciente no tiene periodos significativos, pero señala un cambio en la tendencia en los años 1995 y 1998 (Figura 9b).

En lo que respecta al periodo lluvioso, la

prueba de Mann-Kendall mostró que la tendencia creciente es significativa en el periodo del 2000 al 2005, con un comienzo de cambio en el año 1998

Figura 8. Evaporación. Época Total Anual (a) Regresión

lineal, (b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.

Figura 9. Evaporación. Época Seca (a) Regresión lineal,

(b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.



(Figura 10b), mientras que la prueba de Pettitt reporta el cambio brusco en el año 1992 (Figura 10c).

Esta tendencia de incrementos de la

evaporación total anual en la ciudad de Maturín en aproximadamente 18,89 mm por año, es otra evidencia del cambio climático en nuestra localidad.

CONCLUSIONES

• El promedio anual para el periodo 1951 - 2005 de

las variables bajo estudio es de aproximadamente: 26,3 ºC para la temperatura media, un 78 % en humedad relativa y 1636,8 mm de evaporación (1967-2005).

• Se identificó una tendencia creciente

estadísticamente significativa (α=005) para la temperatura media y la evaporación en las series de Maturín, lo que pone en evidencia los efectos

del cambio climático y variabilidad sobre estas variables.

• La humedad relativa presento una tendencia

decreciente significativa, por efecto del cambio climático y variabilidad.

• Se localizaron cambios bruscos significativos para

todos los periodos (totales anuales, secos y lluviosos) en las variables humedad relativa y temperatura media, mientras que la evaporación solo en los períodos anuales y lluviosos presentaron cambios significativos.

• La causa del calentamiento local posiblemente se

deben tanto al efecto invernadero como a los procesos de urbanización y deforestación que se han presentado en la ciudad de Maturín en los últimos años.

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Figura 10. Evaporación. Época Lluviosa (a) Regresión lineal, (b) Estadígrafos u*(ti), de la Prueba de Mann – Kendall, (c) Estadígrafo k(t) de la prueba de Pettitt. Las líneas horizontales representan el intervalo de confianza del 95 %.



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Influencia de episodios El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) sobre la precipitación en el Estado Monagas, Venezuela

The influence of El Niño Southern Oscillation episodes (ENSO) on rainfall in Monagas State, Venezuela

Nadiezhda LÓPEZ PÉREZ

Departamento de Ingeniería Agrícola, Escuela de Ingeniería Agronómica, Núcleo de Monagas, Universidad de

Oriente. Avenida Universidad, Campus Los Guaritos, Maturín, 6201, estado Monagas, Venezuela. E-mails: [email protected] y [email protected]



RESUMEN Esta investigación tuvo como objetivo principal realizar un análisis comparativo de las precipitaciones en el Estado Monagas entre los años normales, El Niño y La Niña. Se analizaron datos mensuales y anuales de precipitación en seis estaciones meteorológicas pertenecientes a la red hidrometeorológica del Ministerio del Ambiente (MINAMB) con el fin de determinar las variaciones pluviométricas durante dichos eventos. Se determinó, que el periodo seco (enero-abril) está más afectado por estos fenómenos que el periodo húmedo (mayo-diciembre). En los años El Niño llueve menos en dicha temporada y en los años La Niña al contrario precipita más. Palabras claves: Precipitación, La Niña, El Niño, ENOS.

ABSTRACT

The principal objective of this investigation is making a comparative analyze of the precipitations in the State of Monagas between the normal years, El Niño and La Niña years. Monthly and yearly precipitation data has been analyzed in six meteorological stations from the hydro-meteorological net of the Ministry of Environment (MINAMB by its initials in Spanish) with the goal of determining the rainfall variations between such events. It has been determined, that the dry period (January-April) is more affected by these phenomena that the wet season (May-December). In El Niño years it rains less in such season, and in La Niña years it rains more. Key words: Precipitation, La Niña, El Niño, ENSO.

INTRODUCCIÓN Los primeros intentos por entender la

variabilidad del clima se hicieron a finales del siglo XIX, cuando las lluvias monzónicas, de las que dependía la agricultura en la India, no se produjeron, lo que causó una hambruna devastadora. Se le solicitó al matemático inglés Sir Gilbert Walker que encontrara un modo de pronosticar tales anomalías del tiempo. Después de analizar los datos existentes de temperaturas, presiones atmosféricas y precipitaciones, Walker llego a la siguiente conclusión: en años en los cuales la presión en superficie en Australia era en promedio más baja de lo normal, en el océano Pacífico central era más alta de lo normal. Dicha fluctuación de la presión atmosférica, con periodos de dos a siete años, se denominó Oscilación del Sur (Capel Molina, 1998).

Por otro lado, los pescadores de las costas de Perú, encontraron que en ciertos años las aguas donde pescaban estaban más calientes de lo normal, lo que ocasionaba que la pesca fuera escasa. Como la anomalía de la temperatura del océano alcanzaba un máximo hacia finales del año, durante diciembre, los pescadores asociaron a esta especie de corriente de agua caliente como la llegada de El Niño Jesús, por estar próxima la Navidad (Klauer, 2000).

Posteriormente en 1966 Jacob Bjerknes de la Universidad de UCLA estableció que la llamada Oscilación del Sur y la corriente de El Niño eran parte del mismo fenómeno climático que involucraba interacciones entre la atmósfera y el océano Pacífico tropical y lo denominó como ENOS (El Niño/Oscilación del Sur). Más adelante, se encontró que las señales de ocurrencia del fenómeno ENOS no se limitaban a las regiones tropicales del océano

López Pérez. Influencia de episodios El Niño-Oscilación del Sur sobre la precipitación en el Estado Monagas, Venezuela


Pacífico, sino que podían afectar cualquier región del planeta, debido a la fuerte relación océano-atmósfera (Capel Molina, 1998). Los vientos tropicales, a través de su influencia sobre las corrientes oceánicas, modulan la temperatura de la superficie del mar (TSM), lo que afecta la localización de la convergencia intertropical y desencadena cambios de la circulación atmosférica global (Salinger et al., 2000). La fase cálida (TSM por encima de lo normal) se denomina El Niño y se asocia con una migración de agua cálida desde el oeste hacia el este del Pacífico tropical, mientras lo contrario ocurre en la fase opuesta conocida como La Niña (Lucero, 1991). Según Díaz y Kiladis (1992) la influencia del ENOS que se observa a escala global ha sido atribuida a teleconexiones, a través de las cuales la atmósfera transmite el calentamiento anómalo de los trópicos a otras latitudes, produciendo convección a gran escala y la consecuente alteración de la dinámica de los vientos.

Existen numerosos estudios de carácter

regional que han tratado el tema del impacto o de la variabilidad asociada a estos eventos. Así, Fontana y Berlato (1997) observaron que el estado de Río Grande del Sur, Brasil, presenta condiciones de mayor precipitación durante El Niño. Lucero (1991) asocia la ocurrencia de sequías intensas y de mayor extensión en la República Argentina con episodios de La Niña. Sierra y Pérez (2001) confirman para la localidad de Junín en Argentina mayor precipitación durante la fase cálida (El Niño). Cárdenas et al. (2002) hablan sobre la existencia de amplias zonas con déficit de lluvia durante los eventos ENOS en Venezuela.

En el estado Monagas la ocurrencia del

periodo lluvioso tiene su origen en la zona de convergencia intertropical que se caracteriza por el choque de los vientos alisios del nor-este con los

alisios del sur-este, formando un cinturón de nubosidad que se mueve en sentido norte-sur, y localmente se debe a la proximidad de las mesas oceánicas, y factores geográficos de acuerdo al tipo del paisaje. La temporada de lluvia se inicia normalmente en mayo y se prolonga hasta diciembre. La temporada seca ocurre de enero a abril (Atlas del estado Monagas, 1997).

Frente a las expectativas que se generan en

diferentes sectores productivos, y en el público en general, respecto a la posibilidad de pronosticar las condiciones ambientales que pueden generarse durante un año El Niño o La Niña, y considerando que tales manifestaciones tienen un alcance geográfico particular o local, el presente trabajo tuvo por objetivo verificar para el estado Monagas, las condiciones pluviométricas que se asocian con las distintas fases de ENOS.


Los datos históricos de la precipitación

mensual utilizados en el estudio fueron proporcionados por el Ministerio del Ambiente (MINAMB) y pertenecen a seis estaciones pluviométricas (Cuadro 1) cuya ubicación relativa se puede observar en la Figura 1.

Todos los datos de precipitación fueron

ordenados en tres sub-poblaciones: una que corresponde a las fases cálidas de ENOS (El Niño), otra que incluye las fases frías (La Niña) y una tercera que agrupe los años o meses que no pueden ser incluidos en ninguna de las otras dos categorías.

Un aspecto fundamental que se impone a la

hora de hacer la separación de las sub-poblaciones, es el criterio a adoptar. Para el análisis de las precipitaciones mensuales se ha seleccionado la

Cuadro 1. Distribución espacial de estaciones meteorológicas y periodos con datos disponibles en el estado Monagas,

Venezuela.

Ubicación geográfica Elevación Periodo de Nº Estación Latitud Longitud (m.s.n.m) registro 1 Aguasay 09º25'30" 63º43'40" 200 1976 - 2007 2 Caripe 10º09'45" 63º31'00" 960 1976 - 2007 3 Caripito 10º06'15" 60º05'20" 40 1976 - 2007 4 La Centella 09º09'30" 63º04'15" 60 1976 - 2007 5 Maturín 09º44'50" 63º09'40" 65 1976 - 2007 6 San José de Buja 09º33'50" 62º42'00" 20 1976 - 2007

Fuente: Ministerio del Ambiente (MINAMB), Venezuela (2009)



clasificación manejada por el Centro de Predicciones Climáticas (CPC) de la Administración Nacional del Océano y la Atmósfera de los Estados Unidos (NOAA). Dicha clasificación está basada en las anomalías de TSM en el océano Pacífico, reflejadas por trimestres, tomando en cuenta la variación del mes central (Cuadro 2). Se considera que ocurre un evento El Niño cuando el índice oceánico supera el umbral de 0,5 ºC por un periodo de al menos 5 meses consecutivos (itálicas en el Cuadro 2) y se está ante un evento La Niña cundo ese índice está por debajo de -0,5 ºC por el mismo periodo (negritas en el Cuadro 2).

Para cada estación meteorológica se calculó el promedio de la precipitación mensual para cada sub-población. El análisis de la cantidad y distribución de la precipitación consistió en graficar los datos por estación, obteniéndose una curva de precipitación para cada uno de los escenarios (El Niño, La Niña y sin evento) observándose el comportamiento de las mismas en cada caso. Para el análisis de la precipitación anual se sumaron los promedios mensuales de cada sub-población para cada una de las estaciones meteorológicas y se compararon las cifras obtenidas para los años El Niño y La Niña con las cantidades de los años sin evento, y se presentaron las variaciones en términos porcentuales.


Estación meteorológica Aguasay

Está ubicada en la zona del bosque seco tropical con una precipitación promedio anual de 1120 mm. El análisis de la precipitación mensual indica, que durante los eventos El Niño, la temporada seca (de enero a abril) presentaba menos precipitación que en los años sin evento. En la Figura 2 se puede observar que dicha diferencia está especialmente marcada en el mes de enero, pero una vez iniciado el periodo de lluvia no se observa alguna diferencia significativa en la cantidad de la precipitación, aunque se puede observar en la gráfica, que durante los años normales el pico de precipitación fue alcanzado en el mes de julio y al mismo tiempo en los años El Niño se registra una baja en la precipitación.

Durante los eventos fríos de ENOS (La Niña)

es notable, que la temporada de lluvia se adelante un poco con respecto a los años normales y alcance su apogeo un mes más tarde de lo normal (en el mes de

agosto). Entre julio y noviembre la precipitación es significativamente más alta que en los años sin ningún evento.

Cuando se trata del promedio anual, el

análisis demuestra que se registra un déficit de precipitación en los años El Niño (-5,48%) y una tendencia al aumento de la misma en los años La Niña (+13,65%) comparando con los años sin evento (Cuadro 3).

Estación meteorológica San José de Buja

Está ubicada en la zona del bosque seco tropical, donde la precipitación promedio anual alcanza los 1432 mm. En el periodo seco (de enero a abril) se observa claramente, que durante los eventos El Niño, la precipitación está muy por debajo de la normal, alcanzando el valor más bajo en el mes de marzo (Figura 3). Pero una vez iniciada la temporada de lluvia, no se observa mucha diferencia entre la precipitación en las tres sub-poblaciones, sin embargo, se puede destacar que durante el ENOS (tanto El Niño como La Niña) llueve un poco menos. Durante los eventos La Niña, en la temporada seca, la precipitación fue superior a la de los años sin evento en los meses noviembre, marzo y abril.

En el Cuadro 4 se presentan las variaciones

en la cantidad de la precipitación anual para cada escenario. Los promedios observados indican una tendencia a la disminución de la precipitación en los años El Niño (-8,52%) y en los años La Niña (-9,61%).

Figura 1. Ubicación de las estaciones meteorológicas en la región bajo estudio en el estado Monagas, Venezuela.



Estación Meteorológica Caripito

Está ubicada en la zona de bosque húmedo tropical con una precipitación promedio anual de 2126 mm. El estudio de los datos mensuales de la precipitación muestra una diferencia bien marcada en el periodo seco en los años de El Niño y años sin evento (Figura 4). Durante los eventos fríos (La Niña) sólo en el mes de enero la precipitación fue más baja, el resto del periodo la cantidad de lluvia fue superior que en los años sin evento. Durante la temporada de lluvia, de abril a junio en los años de El Niño hubo más precipitación que en los años normales y en los años de La Niña pero en el resto del periodo no se han registrado diferencias significativas entre las tres sub-poblaciones.

En el Cuadro 5 se presentan las variaciones de la precipitación anual para las tres sub-poblaciones que muestran una tendencia a la disminución de las lluvias en los años El Niño (-7,55%) y en los años La Niña (-11,96%).

Estación Meteorológica Caripe

Está ubicada en la zona de bosque húmedo premontaño con una precipitación promedio anual de 1331 mm. El análisis de la precipitación mensual muestra que en los años El Niño la precipitación fue inferior a lo largo de todo el año con respecto a los años sin evento, a excepción del mes de mayo, cuando el promedio mensual de los años El Niño fue ligeramente superior al promedio de los años sin

Cuadro 2. Índice oceánico de ENOS.

Año DEF EFM FMA MAM AMJ MJJ JJA JAS ASO SON OND NDE 1976 -1,6 -1,2 -0,9 -0,6 -0,5 -0,2 0,1 0,3 0,6 0,8 0,8 0,8 1977 0,6 0,5 0,3 0,2 0,2 0,4 0,4 0,4 0,5 0,7 0,8 0,8 1978 0,8 0,5 0,0 -0,3 -0,4 -0,3 -0,3 -0,4 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 1979 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,5 0,5 0,6 1980 0,5 0,4 0,3 0,2 0,3 0,3 0,2 0,0 -0,1 0,0 0,0 0,0 1981 -0,2 -0,4 -0,4 -0,3 -0,2 -0,3 -0,3 -0,3 -0,2 -0,1 -0,1 0,0 1982 0,0 0,1 0,2 0,4 0,7 0,7 0,8 1,0 1,5 1,9 2,2 2,3 1983 2,3 2,1 1,6 1,3 1,0 0,7 0,3 -0,1 -0,5 -0,7 -0,9 -0,7 1984 -0,4 -0,2 -0,2 -0,3 -0,4 -0,4 -0,3 -0,2 -0,2 -0,6 -0,9 -1,1 1985 -1,0 -0,9 -0,8 -0,8 -0,8 -0,6 -0,6 -0,5 -0,6 -0,4 -0,4 -0,4 1986 -0,5 -0,5 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,2 0,4 0,6 0,9 1,0 1,2 1987 1,2 1,3 1,2 1,1 1,0 1,2 1,5 1,7 1,6 1,5 1,2 1,1 1988 0,7 0,5 0,1 -0,3 -0,9 -1,3 -1,4 -1,2 -1,3 -1,6 -2,0 -2,0 1989 -1,8 -1,6 -1,2 -0,9 -0,7 -0,4 -0,4 -0,4 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 1990 0,1 0,1 0,3 0,3 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 1991 0,4 0,4 0,3 0,3 0,6 0,8 1,0 0,9 0,9 0,9 1,3 1,6 1992 1,8 1,7 1,5 1,4 1,2 0,9 0,5 0,2 -0,1 -0,1 0,1 0,3 1993 0,4 0,4 0,5 0,7 0,7 0,7 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 1994 0,2 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,7 0,9 1,3 1,3 1995 1,2 0,9 0,6 0,3 0,2 0,1 -0,1 -0,2 -0,5 -0,6 -0,8 -0,8 1996 -0,8 -0,7 -0,5 -0,3 -0,2 -0,2 -0,1 -0,2 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 1997 -0,4 -0,3 -0,1 0,3 0,8 1,3 1,7 2,0 2,2 2,4 2,5 2,5 1998 2,3 2,0 1,4 1,1 0,4 -0,1 -0,7 -1,0 -1,1 -1,2 -1,4 -1,5 1999 -1,5 -1,2 -0,9 -0,8 -0,8 -0,8 -0,9 -1,0 -1,0 -1,2 -1,4 -1,7 2000 -1,7 -1,4 -1,0 -0,8 -0,6 -0,6 -0,4 -0,4 -0,4 -0,5 -0,7 -0,7 2001 -0,7 -0,5 -0,4 -0,3 -0,1 0,1 0,1 0,0 0,0 -0,1 -0,1 -0,2 2002 -0,1 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 0,9 1,1 1,3 1,5 1,4 2003 1,2 0,9 0,5 0,1 -0,1 0,0 0,3 0,4 0,5 0,5 0,6 0,4 2004 0,4 0,2 0,2 0,2 0,3 0,4 0,7 0,8 0,9 0,8 0,8 0,8 2005 0,6 0,5 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,3 0,2 -0,1 -0,4 -0,8 2006 -0,8 -0,6 -0,3 -0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 0,9 1,2 1,1 2007 0,8 0,4 0,1 -0,1 0,0 -0,1 -0,2 -0,5 -0,8 -1,1 -1,2 -1,4

Fuente: Climate Prediction Center (2008)



evento (Figura 5). En el caso de los años La Niña en el periodo seco la precipitación es superior a la de los años sin evento, excepto en el mes de enero. El resto del año la precipitación fue inferior, a excepción de los meses de agosto y octubre

En el Cuadro 6 se presentan las variaciones

en la precipitación anual para cada escenario y se detecto una tendencia a la disminución de la precipitación tanto en los años El Niño (-19,02%) como en los años La Niña (-10,67%). Estación Meteorológica La Centella

Se ubica en la zona del bosque seco tropical, donde la precipitación promedio anual es de 1248 mm. En la Figura 6 se puede observar que en los años El Niño la precipitación fue inferior a la de los años sin evento a lo largo de todos los meses, aunque se puede destacar que los meses de febrero y marzo

Cuadro 3. Precipitación anual (promedio) y porcentaje de variación de los eventos El Niño, La Niña respecto a sin evento en la estación meteorológica Aguasay, estado Monagas, Venezuela.

Evento Precipitación (mm) Variación (%) El Niño 1041,9 -5,48 La Niña 1252,8 +13,65 Sin Evento 1102,3 -

Cuadro 4. Precipitación anual (promedio) y porcentaje de variación de los eventos El Niño, La Niña respecto a Sin evento en la estación meteorológica San José de Buja, estado Monagas, Venezuela.

Evento Precipitación (mm) Variación (%) El Niño 1359,5 -8,52 La Niña 1343,3 -9,61 Sin Evento 1486,2 -

Cuadro 5. Precipitación anual (promedio) y porcentaje de variación de los eventos El Niño, La Niña respecto a Sin evento en la estación meteorológica Caripito, estado Monagas, Venezuela.


Figura 2. Comparación del régimen pluviométrico mensual

en la estación Aguasay del estado Monagas, Venezuela agrupando separadamente los años normales, años El Niño y años La Niña.


en la estación San José de Buja del estado Monagas, Venezuela agrupando separadamente los años normales, años Niño y años Niña.


en la estación Caripito del estado Monagas, Venezuela agrupando separadamente los años normales, años Niño y años Niña.



fueron considerablemente más secos durante los eventos El Niño.

Cuando se trata de los eventos La Niña igual

que en los años El Niño la precipitación fue inferior a la de los años normales, excepto los meses enero y septiembre.

El análisis de la precipitación anual, resumido

en el Cuadro 7, también muestra una tendencia a la disminución de la precipitación en los años El Niño (-33,17%) y en los años La Niña (-11,01%).

Estación Meteorológica Maturín

Está ubicada en la zona del bosque seco tropical con una precipitación promedio anual de

1359 mm. En los años El Niño la precipitación fue inferior a la de los años sin evento a lo largo de todo el año, a excepción del mes de junio. Cabe destacar, que dicha diferencia está más marcada en temporada seca. Durante los años La Niña los promedios de la precipitación mensual también fueron inferiores a los de años sin evento, excepto en marzo y octubre, cuando resultaron prácticamente iguales (Figura 7).

El análisis de los promedios anuales de la

precipitación, resumido en el Cuadro 8, arrojó una tendencia a la disminución en los años El Niño (-25,28%) y en los años La Niña (-22,52%).

Cuadro 6. Precipitación anual (promedio) y porcentaje de variación de los eventos El Niño, La Niña respecto a Sin evento en la Estación Meteorológica Caripe, estado Monagas, Venezuela.


Cuadro 7. Precipitación anual (promedio) y porcentaje de variación de los eventos El Niño, La Niña respecto a Sin evento en la Estación Meteorológica La Centella, estado Monagas, Venezuela.



en la estación La Centella del estado Monagas, Venezuela agrupando separadamente los años normales, años Niño y años Niña.


en la estación Caripe del estado Monagas, Venezuela agrupando separadamente los años normales, años Niño y años Niña.

Figura 7. Comparación del régimen pluviométrico mensual en la estación Maturín del estado Monagas, Venezuela agrupando separadamente los años normales, años Niño y años Niña.



CONCLUSIONES

En los años cuando se registró la fase cálida de ENOS (El Niño), en todas las estaciones meteorológicas en estudio, de noviembre a abril, el volumen de la precipitación fue inferior al de los años sin evento. Es decir, si los primeros indicios de El Niño en el océano Pacífico se registraron a principios del año (cuando es la temporada seca en la región), la siguiente temporada seca tiende a ser más escasa de lluvia y se extiende unas semanas más de lo habitual.

Durante la temporada de lluvia en los años de

El Niño, aunque no se observa mucha diferencia en la precipitación con los años sin evento, hay una tendencia a la disminución de la cantidad de agua precipitada.

El análisis de los promedios anuales de la

precipitación indica que los años de El Niño son más secos que los años normales. El déficit de precipitación varía desde 5% hasta 33%.

En los años La Niña tiende a precipitar más lluvia

en temporada seca, lo que puede indicar, que durante estos eventos la temporada de lluvia se adelanta. Hay que tomar en cuenta, que los episodios de La Niña se presentan una vez terminado El Niño, por lo tanto, estas condiciones se puede esperar al año siguiente después de El Niño.

Durante el periodo de la lluvia en los años La

Niña en la mayoría de las estaciones la precipitación fue inferior a la de los años sin evento.

El análisis de los promedios anuales indica un

déficit de precipitación de 10% aproximadamente en la mayoría de las Estaciones durante los años La Niña, comparados con los años sin evento, excepto en la estación de Maturín donde el déficit fue alrededor de 23% y en la Estación de Aguasay donde se ha registrado un exceso de 14% aproximadamente.

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Cuadro 8. Precipitación anual (promedio) y porcentaje de variación de los eventos El Niño, La Niña respecto a Sin evento en la estación Maturín, estado Monagas, Venezuela.



Valorización del conocimiento local y ancestral mediante la percepción del clima en comunidades agrícolas indígenas del sur de Anzoátegui

Valorization of local knowledge and ancestral by the perception of climate in indigenous farming

communities of southern Anzoátegui

Barlin OLIVARES1, María SINDONI VIELMA 1 , Jamilet VALDERRAMA1 y Juan C. ARAY2

1Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), Km.3, carretera vía Soledad, El Tigre, estado Anzoátegui y 2Fundakas. E-mails: [email protected], [email protected], [email protected].

Autor para correspondencia


RESUMEN

Las comunidades agrícolas han sido seriamente afectadas por la variabilidad del clima, en este sentido, muchas de ellas han desarrollado ciertas habilidades para observar y explicar adecuadamente las dinámicas astronómicas, rituales y otras manifestaciones de la fauna y la flora. De esta manera se planteo como objetivo reconocer la autonomía cultural de la comunidad indígena Kariña, al sur del estado Anzoátegui, en el contexto climatológico, a través de la valoración de la diversidad del conocimiento ancestral para determinar los efectos y adaptaciones asociados a los recursos naturales. Se enmarca en el enfoque de investigación participativa mediante la técnica dialogo de saberes, involucrando 49 participantes de tres generaciones: ancianos, adultos y jóvenes. Se utilizo el análisis por componentes principales (ACP) para la interpretación de los datos. Mediante el ACP se seleccionaron los primeros cinco componentes que explicaban el 72.0% de la variación total. Un primer componente asociado a las variables: Localidad y Sexo aportaron el 23.0% de la varianza total. Se identificó a: El congorocho, pájaro Tijereta, Chicharra, El Bachaco, El Relampago y fase lunar como bioindicadores climáticos y manifestaciones astronómicas en actividad agrícola. Todos estos fueron mayormente utilizados por las adultos mayores de la cultura Kariña que representan el 10.0% de los participantes. Los resultados permitieron recrear, reconstruir y revalorizar los saberes locales en las prácticas cotidianas en el pronóstico del clima para el uso y manejo de sus cultivos. Este análisis permitió generar herramientas para una educación rural con mayor pertinencia social y cultural para las nuevas generaciones. Palabras clave: Variabilidad climática, conocimiento ancestral, adaptaciones climáticas, diagnóstico participativo,

bioindicadores climáticos.

ABSTRACT Farming communities have been seriously affected by climate variability, in this sense, many of them have developed certain skills to properly observe and explain astronomical dynamics, rituals and other forms of fauna and flora. The objective of this study was recognize the cultural autonomy of the indigenous community Kariña, south of the state of Anzoategui, in the context of climate, through the assessment of the diversity of ancestral knowledge to determine the effects and adjustments related to natural resources. The participatory research approach through technical dialogue of knowledge, involving 49 participants from three generations: the elderly, adult and youth was considered. The principal component analysis (PCA) for data interpretation was used. Through the PCA were selected the top five components that explained 72.0% of the total variation. A first component associated with the variables: Location and Sex accounted for 23.0% of the total variance. Were identified: El congorocho, pájaro Tijereta, Chicharra, El Bachaco, El Relampago and moon phase as bioindicators astronomical climatic and farming demonstrations. These were mostly used by adults over Kariña culture representing 10.0% of the participants. The results allowed us to recreate, rebuild and add value to local knowledge in everyday practices in the weather forecast for the use and management of their crops. This analysis allowed the generation of tools for rural education with greater social and cultural relevance for new generations.

Key words: Climate variability, ancestral knowledge, climatic adaptations, participatory assessment, climate bioindicators.

Olivares et al. Valorización del conocimiento mediante la percepción del clima en comunidades agrícolas indígenas


INTRODUCCIÓN

El gran desafío de la humanidad es prepararse para afrontar de manera adecuada los efectos del cambio climático y la intensificación de los eventos hidrometeorológicos extremos (lluvias intensas, inundaciones por efecto de la precipitación y topografía, entre otros), que en la mayoría de los casos, implican condiciones adversas en detrimento de la calidad de vida de gran parte de la población mundial, especialmente la de los países menos desarrollados (PREDECAN, 2009).

Debido a los cambios atmosféricos, los efectos del clima y del tiempo en las actividades cotidianas van en aumento, generando situaciones tales como falta de agua, perdidas de cosecha, deterioro de los recursos naturales de la región e incluso emergencias y evacuaciones masivas por inundaciones. Por otra parte, las condiciones climáticas favorables contribuyen al mejor desenvolvimiento de la economía, a la conservación de los recursos naturales y al mejoramiento del ambiente. (Rivarola et al., 2002; Eakin y Conley, 2002). Ambos efectos del tiempo y clima, tanto negativo como positivo, pueden ser motivo de previsiones tanto para disminuir sus impactos negativos como para potenciar su aprovechamiento y el logro de mayores beneficios.

El sector agropecuario es uno de los más afectados por el cambio climático y a su vez aporta en forma significativa al proceso de calentamiento del planeta. Es un sector con gran potencialidad para la mitigación, que debe adaptarse para mantener su productividad (Mendoza, 2009).

La gestión ambiental para la producción agrícola requiere del rescate y la valorización de los saberes locales, que permitan la construcción de un conocimiento colectivo, y a su vez potencie las respuestas que se puedan ofrecer para garantizar la seguridad agroalimentaria en tiempos de vulnerabilidad, ante la variabilidad y el cambio climático. En este sentido, la Constitución de la Republica Bolivariana de Venezuela, en su Título III: De los Derechos Humanos, Garantías y Deberes, Capítulo VIII: De los Derechos de los pueblos indígenas, Artículo 121 subraya que “los pueblos indígenas tienen derecho a mantener y desarrollar su identidad étnica y cultural, cosmovisión, valores, espiritualidad y sus lugares sagrados y de culto”.

Actualmente la población indígena Kari´ña es de 12.000 habitantes, distribuidos en cuatro estados de Venezuela tales como: Anzoátegui, Bolívar, Monagas y Sucre, organizados en comunidades \y dirigidos por un gobernador (Dopooto). En el estado Anzoátegui, los Kari´ña se encuentran en grandes zonas del centro y sur del estado, abarcando el municipio Pedro María Freites representado por las siguientes comunidades: Mare-Mare, Barbonero, Tascabaña I, Tascabaña II, Bajo Hondo, Santa Rosa de la Magnolia, Santa Rosa de Tácata (La Isla, Paraman, San Vicente, Capachito, Carutico, Algarrobo, Trapichito) y La Florida.

El clima del sur de Anzoátegui, corresponde a un Bosque seco tropical, con vegetación típica de sabana, según el esquema de clasificación de Holdridge (1957). De acuerdo a la distribución y a la lámina de lluvia caída, la localidad tiene un régimen pluviométrico estacional, con una estación seca, que se extiende desde noviembre hasta abril con una alta variabilidad en noviembre y diciembre, estos períodos secos o con menos de 15 mm de lluvia ocurren con un 70% de probabilidad. La estación lluviosa se extiende desde mediados de mayo hasta mediados de octubre. (Caraballo et al., 2005).

El pueblo Kari´ña es descendiente directo del aguerrido pueblo Caribe, quienes lucharon valientemente desde el mismo momento en que se inicia la invasión a nuestro territorio, con un profundo conocimiento del mundo natural, espiritual y social en materia tales como: astronomía, medicina, caza, pesca, recolección y solida convivencia con la naturaleza. (Ministerio del Poder Popular Para la Educación, 2008). Lo antes señalado representa el proceso social y cultural mediante el cual se trasmiten los conocimientos, valores y creencias de la identidad Kari´ña, que reclaman los ancestros a través de los sueños, basado en el sentido de pertenecía que como Kari´ña responde a modos propios de crianza y socialización. Que garantiza la permanencia en el tiempo, iniciándose desde el nacimiento de individuo hasta más allá de su muerte física, la cual está enmarcada dentro del paso del mundo natural al espiritual.

El sistema agrícola tradicional de los kari’ñas está basado en el conuco que se trata de pequeñas extensiones de tierras cercanas a las comunidades vegetales dominadas por la palma Moriche (Mauritia flexuosa L), en zonas donde las corrientes de agua son muy tranquilas, también conocidas como morichales,

http://es.wikipedia.org/wiki/L.f.



estas pequeñas extensiones son cultivadas por un período limitado de años y sometidas a traslados periódicos para no agotar los nutrientes del suelo. Los cultivos que comúnmente se siembran son Yuca (Manihot esculenta), Maní (Arachis hypogea), Fríjol (Vigna sinensis), Patilla (Citrullus vulgaris), Melón (Cucumis melo), Maíz (Zea mays), Sorgo (Sorghum bicolor) y pastizales (Brachiaria brizantha, B. dictvoneura, B. decumbens y B. humidícola) (Rodríguez et al., 2003).

Para analizar los factores que inciden sobre la producción, es necesario reflexionar sobre el comportamiento del clima en los últimos años y su influencia en la producción. La memoria histórica y colectiva de la gente permite examinar sus propias capacidades, para reducir los daños o pérdidas debido a eventos tales como inundaciones, sequías y presencia de plagas y enfermedades relacionadas con el comportamiento del tiempo. Este conocimiento ancestral desarrollado sobre la base de muchos años de observación, ha permitido a algunas comunidades agrícolas, la construcción de un sistema de pronóstico agrometeorológico basado en la observación de bioindicadores. Este término es utilizado para describir el comportamiento de la fauna y la flora, la dinámica astronómica y otras manifestaciones de la naturaleza ante los eventos meteorológicos (Baldiviezo y Aguilar, 2006).

La retrospección histórica del tiempo es una herramienta que permite identificar algunos factores de riesgo y la necesidad de contar con un sistema de información local de alerta temprana, de igual manera establece la recuperación de bioindicadores para predecir el comportamiento del clima y del tiempo como factor importante para el éxito o fracaso de la producción. Esta información ha sido usada ancestralmente por los pobladores de las diferentes comunidades agrícolas.

Bajo los lineamientos del Proyecto Nacional Simón Bolívar (2007-2013) se establecen las bases firmes para el desarrollo de proyectos, estrategias y diálogos de participación colectiva en el ámbito socio-ambiental que permitan proporcionar a los ciudadanos y ciudadanas de las comunidades dedicadas a la actividad agropecuaria, todos aquellos conocimientos, técnicas y estrategias para su aplicación en el contexto de la localidad, que puedan resolver problemas socio-ambientales vinculados al ambiente físico o minimizarlos con el fin de mejorar la producción. De esta manera se pretende fortalecer

el nivel de organización, con miras a su capacitación y adiestramiento para facilitar y multiplicar el aprendizaje obtenido con otros miembros de la comunidad y por ende enriquecer ideológicamente al pueblo para que este participe en la gestión agrícola del Estado Venezolano y mantenga la gobernabilidad dentro del mismo. Este estudio pretende estimular la toma de conciencia sobre la importancia de la valoración del conocimiento local ancestral acerca de la percepción del clima y su relación con las actividades agrícolas en la cultura kari’ña.

Esta investigación representa un nuevo enfoque de las líneas de investigación estratégicas de la Nación, considerada como investigación participativa, la cual es un instrumento que intenta poner en manos del pueblo la posibilidad orgánica de producir los conocimientos necesarios para realizar las acciones, gestiones y estrategias colectivas indispensables. Este nuevo enfoque de investigación es la síntesis de los aportes realizados por los mismos sectores populares organizados y por los intelectuales comprometidos con la construcción de la nueva sociedad.

El objetivo fue identificar y valorizar el conocimiento local y sus efectos sobre los pronósticos y adaptaciones al clima por comunidades agrícolas indígenas del municipio Freites, estado Anzoátegui, con la finalidad de evaluar su potencialidad en la búsqueda de respuestas a problemáticas actuales en la producción agrícola de estas comunidades.

MATERIALES Y METODOS

La presente investigación se basa en el diagnóstico participativo fundamentado en la experiencia en el trabajo comunitario, según la cual, distintas comunidades de bajos ingresos tienen prioridades diferentes, dependiendo de sus circunstancias. Se realizó un dialogo de saberes que permitió, fundamentalmente, la identificación de los problemas agrícolas ligados al clima que afectan a la comunidad agrícola indígena, además de la percepción del clima considerando los conocimientos locales y ancestrales de la cultura kari’ña. El cuadro 1 muestra las fases desarrolladas en el dialogo de saberes en la comunidad.

Para dar inicio a la investigación, fue preciso la conformación de un equipo de investigación, el cual tuvo como función principal actuar como facilitador, organizador del dialogo de saberes y



sistematizador de la información que se generó durante el desarrollo del evento. Este equipo estuvo integrado por investigadores, técnicos y extensionistas en el área agrícola del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas del estado Anzoátegui.

Para el desarrollo de la investigación se realizó una reunión preparatoria durante septiembre de 2009 previa al dialogo de saberes en Bajo Hondo, parroquia Cantaura del Municipio Pedro María Freites, Anzoátegui con la participación de miembros del Consejo Comunal y del Comité investigador. Esta reunión tuvo como finalidad definir los objetivos del dialogo de saberes, la metodología utilizada para el evento y las responsabilidades del relator, moderador y coordinador de logística.

El lugar donde se desarrollo el dialogo de saberes estuvo ubicado en el propio seno de la comunidad indígena, la localidad de Bajo Hondo

reunió las condiciones idóneas para el evento, tanto en tamaño, iluminación, facilidad de acceso y espacio suficiente para que se ubicaran los participantes. Además de ser una de las localidades con mayor cantidad de habitantes con vocación agrícola del Sur de Anzoátegui.

La convocatoria del evento fue hecha por el Consejo Comunal de Bajo Hondo, a todos los habitantes de la comunidad, sin ningún tipo de distinción. Para realizar la convocatoria el equipo de investigador se apoyo en líderes naturales, así como en todas las fuerzas sociales y políticas que hacen vida en la comunidad, quienes motivaron y sensibilizaron a sus habitantes para que asistieran a la asamblea, haciéndoles ver lo importante de la participación de todos y los beneficios que se derivarán del dialogo de saberes participativo.

La reunión se desarrollo mediante la aplicación de una “tormenta de ideas” o lluvia de

Cuadro 1. Fases desarrolladas en el dialogo de saberes acerca de la percepción del clima en la comunidad kari’ña del

estado Anzoátegui, Venezuela

Fase Objetivo Actividad Estrategia Recurso I

Abordaje comunitario

Identificar las expectativas de los participantes,

principales problemas agrícolas a causa del clima y la percepción del clima

de la cultura kari’ña

Diagnostico Participativo

Lluvia de ideas

Papel bond, hojas blancas, lápices, marcadores, grabadora, libreta de notas, cámara fotográfica.

II Teórica

interactiva

Describir y reconocer la importancia del clima, el ambiente y las variables

meteorológicas asociadas a las actividades agrícolas de la comunidad kari’ña.

Exposición de

temas relacionados con el ámbito climático y agrícola.

Presentación oral de participación

colectiva.

Rotafolio

III Construcción colectiva del conocimiento

Abordar temáticas ligadas a importantes ámbitos de la vida cotidiana mediante la percepción del clima y

sistematizar el conocimiento local

ancestral de la cultura kari’ña.

Mesas de trabajo

Discusión socializada y entrevistas focalizadas

Libreta de notas, lápices,

grabadora

IV Valoración

del conocimiento

Rescatar y valorar el conocimiento local

ancestral de la cultura kari’ña para la

planificación y toma de decisiones agrícolas en la

comunidad.

Asamblea de ciudadanos

Conversación y reflexión del

resultado de la actividad

Libreta de notas, lápices,

grabadora



ideas, la cual consiste un método no estructurado de trabajo grupal, donde los participantes van generando ideas en respuesta a una pregunta previamente formulada, las cuales fueron: ¿Cuáles son las expectativas de los participantes? ¿Cuáles son los problemas en el ámbito agrícola que afectan a la comunidad?; ¿Cuáles son las causas de cada problema?; ¿Cuáles son los efectos de cada problema?; ¿Cuántas personas se sienten afectadas por cada problema?; ¿Desde cuándo se presentan los problemas?

El éxito de la lluvia de ideas dependió

fuertemente del cumplimiento de varios aspectos importantes, los cuales fueron acatados por el moderador y el grupo de investigadores. Estos aspectos estuvieron vinculados a la formulación de las preguntas, las cuales tienen la intención de guiar a los participantes a través del proceso, de manera que las respuestas conduzcan a decisiones de grupo y no de individualidades.

Otro aspecto importante fue evitar las disputas y críticas generadas por los participantes. Cuando el moderador hace una pregunta, invita a todos y cada uno de los participantes en la asamblea a hacer una sugerencia, sin permitir hacer comentarios sobre ella, incluyendo al moderador, quien sólo se limitará a escribir la sugerencia en la lámina de papel. Por último, se motivo a los miembros de la comunidad para impedir la falta de interés o la desmotivación del grupo, la lluvia de ideas culmino cuando se agotaron las ideas por parte de los participantes.

La priorización de los problemas consistió en seleccionar solamente los más importantes para luego escoger entre ellos el problema central, basándose en los siguientes criterios:

a. Magnitud del problema: indica la gravedad

del problema y, por ende, la urgencia de su enfrentamiento, en términos de la cantidad de la población de referencia que es afectada por el problema.

b. Área o zona afectada: espacio físico que servirá de base para la ulterior definición del ámbito del proyecto.

c. Posibilidad de resolver eficazmente el problema (Gobernabilidad del problema): fortalezas y oportunidades que tiene la propia

comunidad para solucionar el problema planteado o disminuirlo, en forma eficiente.

Posteriormente, se les asignaron puntos a cada

uno de los criterios antes descritos. Para ello se estableció una escala sencilla de valoración que sea común a todos los criterios de selección considerados. Esta escala podría ser: Alto (A), 3 puntos; Medio (B), 2 puntos y, Bajo (C), 1 punto.

Los participantes en el conversatorio fueron cuarenta y nueve (49) pertenecientes al Concejo de ancianos, jóvenes, agricultores, gobernadores, estudiantes, voceros del concejo comunal y aldeas universitarias, provenientes de las comunidades Bajo Hondo, Mangalito, Mapiricure, Santa Rosa La Magnolia, Las Potocas y Mare Mare.

La metodología realizada se basó en técnicas de generación de datos, tanto cualitativos como cuantitativos, mediante una encuesta estructurada considerando las características de la población tales como: origen, sexo, edad, nivel de educación, tipo de actividad que desempeña. Así mismo, se formularon preguntas relacionadas con la percepción del clima tales como: la perdida de cosecha a causa de algún elemento climático, alto rendimiento o adecuado comportamiento agronómico del cultivo a causa de algún elemento climático, percepción del cambio climático en la última década, conocimiento de algún bioindicador climático en la zona y el conocimiento del servicio de Agrometeorología del INIA Anzoátegui.

Los datos fueron sometidos al Análisis de Componentes Principales (ACP), la cual es una técnica descriptiva que permite estudiar las relaciones que existen entre las variables cuantitativas, sin considerar a priori, ninguna estructura, ni de variables, ni de individuos. El ACP representa una técnica matemática que no requiere un modelo estadístico para aplicar la estructura probabilística de los errores. Este análisis deberá ser aplicado cuando se desea conocer la relación entre elementos de una población y se sospeche que en dicha relación influye de manera desconocida un conjunto de variables o propiedades de los elementos (Pla, 1986; Palm, 1998).

Cada componente principal explica una

proporción de la variabilidad total y esa proporción puede calcularse mediante el cociente entre el valor propio y la traza de S. Este cociente se denomina



proporción de la variabilidad total explicada por el componente k-ésimo (Demey et al., 1994).

Utilizando el paquete estadístico INFOSTAT

versión 9.0 (2008), se generaron los valores propios y proporción de la varianza explicada; la matriz de vectores propios de la matriz de transformación calculada vía matriz de correlación; la matriz de correlación entre las variables originales y los componentes principales; la proporción de la variación original explicada por cada componente principal de la matriz de correlación o matriz de determinación. El mismo programa genera el gráfico tipo XY entre el primer y segundo componente principal. Para seleccionar el número de componentes a incluir se utilizó el criterio de Kaiser, que incluye sólo aquellos cuyos valores propios son superiores al promedio (Demey et al., 1994). Como los componentes principales fueron generados vía matriz R, se tomaron en cuenta los componentes cuyos valores propios fueron mayores a 1.


Descripción de las características sociodemográficas de la comunidad De acuerdo al Cuadro 2, el 22,0% de los participantes pertenecen a la localidad Bajo Hondo, es precisamente en esta localidad Kari´ña donde existe

un patrón marcado hoy en día y normas culturales íntimamente vinculadas con la espiritualidad. La cultura se fundamenta en una concepción cósmica espiritual, en la cual se relacionan los elementos de la naturaleza con las actividades cotidianas y agrícolas. La mayoría de los participantes fueron del sexo femenino y las edades mostraron una marcada diferencia en tres generaciones: jóvenes, adultos y ancianos. Siendo los adultos los que tuvieron mayor participación. El nivel de educación que predomino en este estudio fue el secundario, notándose un bajo porcentaje (3,0%) de habitantes con un nivel de educación universitaria. La gran parte de los participantes fueron agricultores o personas vinculadas directamente con la actividad agrícola en patios productivos o terrenos aptos para la agricultura. Análisis de componentes principales relacionados con la percepción local del clima Con relación a la influencia de las características sociales del pueblo Kari´ña y la percepción del clima, el análisis muestra cuatros componentes que explican el 72,0% de la variación, considerada como una proporción significativa del total, tal como se indica en el Cuadro 3. En este orden de ideas, los componentes resultantes en el trabajo son el producto de una combinación lineal de las variables en donde cada una tiene una ponderación diferente, en proporción a las magnitudes de cada elemento que conforma el autovector respectivo.

En el Cuadro 4 se muestran las correlaciones entre las variables originales. El primer componente aporta un 23,0% de la varianza total, está conformado por las variables sexo con un aporte del 82,0% de la varianza, conjuntamente con la variable localidad con un aporte 72,0%. Estos resultados indican que la zona donde reside el productor repercute en la percepción

Cuadro 2. Características socio-demográficas de los

participantes del estado Anzoátegui, Venezuela.

Variable Categoría Frecuencia (%) Localidad

Bajo Hondo Las potocas Mangalito Mapiricure Mare Mare Santa Rosa la Magnolia

22,0 8,0 11,0 2,0 2,0 4,0

Sexo Femenino Masculino

33,0 16,0

Edad

17-29 30-49 >50 años

10,0 29,0 10,0

Nivel de educación

Primaria Secundaria Universitaria Ninguna

17,0 26,0 3,0 3,0

Tipo de actividad que desarrolla

Agricultor Trabajadora del hogar Estudiante

28,0 11,0 10,0

Cuadro 3. Valores propios y proporción de la varianza

explicada calculada a partir de la matriz de correlación.

Componentes Valor Proporción Proporción acumulada

1 1,83 0,23 0,23 2 1,56 0,19 0,42 3 1,25 0,16 0,58 4 1,14 0,14 0,72 5 0,96 0,12 0,84 6 0,63 0,08 0,92 7 0,40 0,05 0,97 8 0,24 0,03 1,00



del clima y la relación con las actividades agrícolas, así como también el uso de indicadores climáticos para predecir las condiciones atmosféricas. Como se menciono anteriormente, la localidad de Bajo Hondo representa una de las localidades caracterizada por mantener y preservar su cultura Kari´ña. Las comunidades de Mare Mare, Mapiricure y Santa Rosa La Magnolia son comunidades en las cuales la influencia de otras culturas ha hecho que la cultura Kari´ña sea considerada con menor prioridad.

La mayoría de los hombres participantes en este estudio, manifestaron dedicarse a la actividad agrícola tales como: yuca, fríjol, auyama, melón, maíz, sorgo y soya, estos tienen una percepción más amplia del clima basada en bioindicadores en la zona.

El segundo componente aporta el 19,0% a la varianza total, compuesto por el nivel de educación con un 79,0% y las variables edad y percepción del cambio climático con 46,0% ambas. Los adultos mayores que generalmente solo poseen un nivel de educación primaria o secundaria, poseen los conocimientos basados en la observación de la naturaleza y a la relación de un año con otro. Los jóvenes estudiantes o universitarios tienden a aplicar el conocimiento ancestral heredado de sus ancestros, influenciados por la necesidad de determinar las condiciones climáticas adecuadas para las labores de preparación del terreno, siembra, abono, aplicación de productos para control de plagas y la cosecha.

Esto indica que a pesar que existe progresivamente una generación de relevo en el campo agrícola, donde los hijos de los productores están tomando el negocio la edad es un factor que limita al tipo de sistema que se desarrolla en la zona (agrícola o agropecuaria). La socialización del conocimiento ancestral y percepción local del clima

mediante indicadores por parte de los adultos mayores resulta la clave para la trasmisión de este conocimiento a las nuevas generaciones. El tercer componente comprende el 16,0% de la varianza total, integrado por la variable causas de pérdidas agrícolas debido al clima (CPAC) con un 63,0%. Solo los agricultores o pequeños productores manifestaron haber tenido pérdidas en la cosecha a causa de la precipitación, bien sea por exceso o déficit hídrico.

Los principales rubros de los pequeños y medianos agricultores son los cultivos de ciclo corto, como maíz, fríjol, patilla, melón y auyama característicos de la cultura Kari´ña. De acuerdo a los relatos expresados por los productores, se noto una preocupación asociada a las siembra de frijol debido a que anteriormente se podía sembrar el cultivo hasta en enero y ahora no, porque las lluvias de “norte” han ido desapareciendo al pasar los años; los ganaderos con acceso a créditos han probado una gran cantidad de pastos y han hecho cambios en el rebaño, buscando un animal más fuerte, con una superficie de pastos bajo riego con altos costos de mantenimiento; mientras que los pequeños y medianos ganaderos suplementan el ganado con maíz amarillo, usando el agua destinada para el consumo del hogar principalmente; como alternativa para mitigar la variabilidad climática en la región.

Los agricultores abordados aseguran que las lluvias de los últimos años han sido lluvias irregulares, tanto en la época de invierno como en la época de “norte”; caracterizada por la fecha tardía del periodo lluvioso (finales de junio) en el sur de Anzoátegui; mencionan que también la cantidad de lluvia y la ocurrencia de períodos secos es muy variable y que repercute considerablemente en las

Cuadro 4. Correlaciones con las variables originales.

Variables CP 1 CP 2 CP 3 CP 4 Localidad 0,72 -0,48 0,12 -0,11 Sexo 0,82 0,28 -0,16 0,09 Edad 0,29 0,46 0,55 -0,29 Nivel de educación -0,42 0,79 0,21 0,10 Tipo de Actividad -0,43 -0,44 0,11 0,56 Conoce servicio* 0,35 0,02 0,41 0,71 Cambio climático 0,27 0,46 -0,53 0,46 CPAC ** 0,03 -0,05 0,63 0,08 Correlación cofenética= 0,990 * Conoce Servicio de Agrometeorología del INIA y ** CPAC: Causas de pérdidas agrícolas debido al clima.



fases más delicadas del cultivos como lo son la germinación y floración. Los pequeños y medianos ganaderos han tenido que ajustar su sistema de producción, incluyendo cultivos como maíz amarillo para suplementar los animales en el verano en forma de soca, algunos poseen equipos de riego en pequeñas superficie para producir alimento destinado al ganado. Existe una consciencia clara por parte de los agricultores Kari´ñas acerca de la fecha de siembra temprana, tan pronto se regularicen las lluvias, pero muchas veces no pueden; pues los tractores y equipo de preparación de tierra son de uso comunitario y tienen que esperar su turno. Muchos de ellos han diversificado la producción, caracterizados por la cría de especies menores como ovejos, porcinos, aves. Debido a la precepción de la variabilidad de las lluvias en la zona, algunos habitantes de las comunidades indígenas siembran cerca del morichal algunas hortalizas y tubérculos para el consumo de la familia como ají dulce, yuca dulce, ocumo, plátano. Por último, el cuarto componente comprende el 14,0% de la varianza total, integrado por las variables: Conoce el servicio de Agrometeorología del INIA (71,0%) y el tipo de actividad (56,0%). En función a estos valores, es posible inferir que ambas variables se relacionan íntimamente, la mayoría de los participantes dedicados a la agricultura no conocen el Servicio de Agrometeorología.

Los distintos componentes se resumen en el Cuadro 5, de acuerdo a su importancia y significación. En términos generales se puede

observar que a medida que la proporción de la varianza se aleja del componente principal, es explicado en un sentido amplio por las variables más relevantes de los componentes. Identificación de Bioindicadores climáticos

Los participantes de las comunidades identificaron siete bioindicadores, información que posteriormente podrá ser debidamente caracterizada y validada en la búsqueda de indicadores más estables y con mayor grado de confiabilidad para la generación y uso de información local a largo plazo. Estos bioindicadores se presentan en el Cuadro 6. El comportamiento de algunos animales, insectos y aves les indican a los productores como serán las lluvias en la zona. La presencia en la comunidad del pájaro denominado por los productores como tijereta indica que será un año con fechas inicio de lluvias adecuadas. Por el contrario, la ausencia del pájaro en los meses de mayo y junio indican que la época de lluvia se atrasara, lo cual repercute de manera negativa en las labores de campo y cría de animales. También, el sonido de la chicharra indica es un indicador de que se aproxima la época lluviosa en la localidad, considerando que es importante distinguir el sonido del insecto en el campo mediante recorridos por la parcela. Entre los bioindicadores climáticos identificados se encuentran los insectos como el Bachaco y la Chicharra. Con relación al primero, la

Cuadro 5. Interpretación de los primeros cinco componentes principales vía matriz de correlación (r).

Componente Explicación (%) Interpretación Primero 23 Localidad y sexo Segundo 19 Edad, nivel de educación y percepción del cambio climático Tercero 16 Causas de pérdida de cosecha debido al clima Cuarto 14 Tipo de actividad y conocimiento del Servicio de Agrometeorología del INIA Total de varianza 72 Cuadro 6. Matriz de identificación de los bioindicadores climáticos usados por los productores de la zona al Sur de

Anzoátegui, Venezuela. Bioindicador Momento de observación Característica Congorocho (Siete Cuero) Desde mayo a noviembre Percepción del tiempo atmosférico, el daño en el ápice de la

planta indica que las lluvias serán buenas.

El Bachaco Desde mayo a noviembre Presencia de alas en el insecto indica que las lluvias serán buenas en cantidad y distribución.

El Relámpago Desde marzo a julio La ocurrencia en el cielo indica el inicio de la época lluviosa La tijereta (pájaro) Desde mayo a noviembre La presencia del pájaro en la zona La luna Durante todo el año. Fases lunares La chicharra (insecto) Desde marzo a mayo El sonido del insecto



presencia de las alas en la zona indican que las lluvias ser aproximan con buena cantidad y distribución en el tiempo. El congorocho por su parte, genera un corte en la planta observado como un daño a la hoja, si el daño lo genera en el ápice de la planta, esto es indicativo de que las lluvias en la zona serán adecuadas para la siembra y las labores agrícolas.. Estos representan bioindicadores que permiten una orientación del agricultor o trabajadora del hogar en la realización de las labores cotidianas o agrícolas. Tambien los habitantes de la comunidad indicaron que exiten manifestaciones dentro de su cultura Kari´ña., tal como lo representa el sol (Beedu), es muy respetado por todos los miembros de la comunidad, se cree que cuando existe un eclipse de sol algunos animales se ponen furiosos, esto representa un castigo de Kaaputano. Por su parte en las actividades tales como elaboración de casabe y extracción de fibra de moriche se realiza únicamente en los días soleados. Por su parte, la luna (Nunno), representa para los Kari´ñas el mundo en el cual se basan todas y cada una de las actividades que desarrollan tales como: la siembra, cosecha, cacería, construcción de viviendas, artesanías y otras. Mediantes las entrevistas se determinó que las fases de luna menguante y la luna nueva son las más importantes. Según las creencias, la luna menguante, es la fase más adecuada para realizar las labores de siembra debido al normal crecimiento y desarrollo de los cultivos sin ataques severos de plagas y enfermedades. Esta fase lunar es idónea para cortar palma y madera para la construcción de viviendas y cercas, ya que los materiales serán más duraderos. La luna menguante es considerada por los Kari´ñas como la más adecuada para realizar las labores de cosecha, preparación, conservación y consumo de alimento, así como también, la elaboración de herramientas de trabajo. En cambio, en la fase de luna nueva se pueden realizar las deforestaciones racionales en la zona, no es recomendable para la siembra de cultivos debido principalmente a que las plantas no proporcionar frutos con excepción de la caña porque adquiere mayor tamaño y genera guarapo en abundancia. Los agricultores denominan a esta fase como "se fue en vicio" y todas las plantas son más vulnerables al ataque de plantas y enfermedades de manera severa. Las estrellas (Shiri´shokon) forman parte de la cosmovisión del pueblo Kari´ña; cuando en el cielo se

observan muchas estrellas, se predice escasez de lluvia y abundancia en alimentos. Por el contrario, si en el cielo no se ven muchas estrellas, es indicativo de que pueden generarse lluvias y los alimentos serán muy pocos. La lluvia (Konoopo) es de gran relevancia en la actividad agrícola de la zona; la orientación de las lluvias indica buenos o malos rendimientos, es decir cuando vienen del este al oeste, las mejoras en las plantas se dan a mitad de la temporada durante los meses de julio y agosto fortaleciendo el crecimiento por la suplencia de agua generando buenos rendimientos. Por su parte, los participantes, señalaron que el calendario Kari´ña (Figura 1) está regido por dos periodos, los cuales son el lluvioso y el seco, en cada periodo los habitantes de la zona mantienen diversas actividades, tales como la caza pesca y recolección. Básicamente, los abuelos de la comunidad Kari´ña, consideraban algunas actividades como referencia para calcular algunas fechas importantes, por ejemplo: si un niño o niña Kari´ña nacía en la época de la iguana, al repetirse nuevamente esa época, se dice entonces que ese niño o niña alcanzaba un año. Estas épocas Daako representan la entrada de la época seca y la poca lluviosa, por su parte, la época Yoomü está caracterizada por el ataque de plagas debido a las condiciones secas (temperaturas de moderadas a altas y ausencia de lluvias), así mismo es propicia para el desarrollo de artesanías y alimentos producto de la cosecha. Todos ellos se

Figura 1. Calendario kari’ña. (Ministerio del Poder Popular para la Educación, 2008).



rigen por el paso de cada sol, este calendario se realiza de manera circular porque representa el giro del sol y la luna alrededor de la tierra. Identificación del pronosticador local del clima

Igualmente, los habitantes de la comunidad de Bajo Hondo identificaron al Sr. Juan Celestino Tamanaico como la persona a la cual recurrían para que, en base a sus conocimientos o “pronósticos”, los ayudara a anticiparse a cómo vendría la temporada de lluvias, de manera que dicha información les facilitara la toma de decisiones, así como en la planificación de las actividades agrícolas (siembra, caza, pesca, corte de madera). Dentro de esta perspectiva, el uso de bioindicadores climáticos para determinar la aparición de las lluvias en la zona representa la clave para el éxito de la actividad agrícola, debido a que condiciona el momento para realizar la preparación del suelo, siembra, aplicación de productos y cosecha.

CONCLUSIONES

Bajo el enfoque de investigación participativa, este estudio representa un herramienta para la gestión del riesgo climático en los sistemas de producción agrícolas, la cual está fuertemente vinculada con el derecho de acceso a la información y el conocimiento, que implica el empoderamiento de las comunidades a partir de la democratización del conocimiento permitiendo involucrar a los productores en la construcción social colectiva de estrategias de ocupación del territorio para la reducción de la vulnerabilidad climática en la región. Los agricultores de las comunidades indígenas perciben los cambios climáticos con el uso de bioindicadores climáticos, información que es trasmitida de padres a hijos y/o conocidos en la materia, convirtiéndose esta en un arte que pertenece a los saberes populares. Se detectaron al menos siete manifestaciones de la naturaleza utilizadas como pronosticadores agrometeorológicos. Estos representan una estrategia viable para predecir las condiciones climáticas en la zona, apoyando la planificación y la toma de decisiones en el negocio agrícola. El conocimiento local obtenido, debidamente rescatado, evaluado y valorado pudiera ser utilizado en la reducción del riesgo o la vulnerabilidad ante los eventos meteorológicos. La conformación de Concejos de ancianos, Concejos Comunales,

Programas de formación de grado en las áreas agrícola y ambiental, la participación de investigadores, técnicos y extensionistas del INIA, hacen factible un proyecto para el rescate, evaluación y validación de la información local y ancestral de la cultura kari’ña.

AGRADECIMIENTO

Al Concejo Comunal de Bajo Hondo, a los gobernadores de cada comunidad indígena, adultos, jóvenes, ancianos que participaron en el dialogo de saberes e hicieron posible este estudio. A Luisa Caraballo, presidenta de la Sociedad Venezolana de Agrometeorología (2007-2010) por su valiosa colaboración e iniciativa. Al personal de Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas por el apoyo logístico.

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http://www.ceniap.gov.ve/bdigital/fdivul/fd52/sabanas.htm


Nivel de satisfacción laboral de los egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo Monagas, Venezuela

Level of labour satisfaction of the graduated ones in the career Agricultural Engineering of Universidad de

Oriente, Monagas, Venezuela

Omaira del Valle GARCÍA1 y José M. ESTRADA2

1Departamento de Ciencias, Unidad de Estudios Básicos, Núcleo de Monagas, Universidad de Oriente. Avenida Universidad, Campus Los Guaritos. Maturín, 6201, estado Monagas, Venezuela y 2Instituto Pedagógico de

Maturín, Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Maturín, Venezuela. E-mail: [email protected] Autor para correspondencia



RESUMEN La Universidad de Oriente tiene la misión de formar profesionales capaces de atender y dar respuestas a las necesidades económicas y de desarrollo del país y a las expectativas de superación de los egresados. Una vez egresados, se espera que los profesionales ingresen al campo laboral y se sientan satisfechos, de tal manera que se posibilite su crecimiento personal y profesional. No obstante, se evidencia que muchos egresados no logran ubicarse en trabajos relacionados con la carrera cursada. Este estudio de nivel de satisfacción laboral permitió detectar hasta qué punto el proceso de ajuste en el campo laboral se está realizando de manera efectiva; es decir, si el trabajo desempeñado por los egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica, satisface sus deseos y necesidades, pues ello repercute en variables tan importantes como el rendimiento, la calidad y el logro. La investigación es Descriptiva de Campo, la muestra estuvo representada por 16 egresados que laboran en la ciudad de Maturín, a quienes se les aplicó un instrumento para obtener información acerca de su situación laboral y nivel de satisfacción. Los datos se presentaron en cuadros de Distribución Absoluta y Porcentual. Se empleó la Técnica de Análisis Estadístico Porcentual e inferencial, además del estudio de los resultados de los niveles. Se concluye que El 100% de los egresados encuestados trabaja en su área de competencia desempeñando cargos de técnicos de campo en concordancia con el perfil profesional de Ingeniero Agrónomo. Se obtuvo mejoras en las categorías profesionales y económicas con la obtención del título. La mayoría de los egresados se siente muy satisfecho por haber egresado de la Universidad de Oriente y haber mejorado su status laboral. Existe poca satisfacción en cuanto a estímulos y reconocimientos recibidos por la labor realizada. Las instalaciones de trabajo no cuentan con condiciones físicas adecuadas. El trabajador se siente desmotivado porque las normas y los procedimientos de ascenso cercenan las oportunidades de desarrollo personal. Palabras clave: Satisfacción Laboral, factores extrínsecos o de higiene, factores intrínsecos o motivacionales.

ABSTRACT

The mission of Universidad de Oriente is to train professionals to meet and respond to economic needs and development of the country and overcome the expectations of graduates. Therefore professionals are expected to enter the labor force and feel satisfied, so that it enables their personal and professional growth. However, it appears that many graduates fail to be placed in career-related work cursada. This study of job satisfaction level possible to detect how far the adjustment process in the workplace is being carried out effectively, ie, whether the work performed by the graduates in the career of Agricultural Engineering, fulfill their desires and needs, because it affects such important variables as performance, quality and achievement. Descriptive research is Field, the sample was represented by 16 graduates who work in the city of Maturin, who answered a tool to obtain information about your employment status and level of satisfaction. Data are presented as tables Absolute and Percent Distribution. Statistical Analysis Percent Technical and inferential were used, as well as studying the results of the levels. It was concluded that 100% of graduates surveyed work in their area of competition playing field technician positions in accordance with the professional profile of Agricultural Engineering. Improvement was obtained at the professional and economic relations with obtaining title. Most of the graduates is very pleased to have graduated from the University of the East and have improved their work status. There is little satisfaction in terms of incentives and awards received for its work. The working facilities do not have suitable conditions. The worker feels discouraged because the rules and procedures for promotion opportunities encroaching development. Key words: Labour satisfaction, extrinsic factors and intrinsic factors

García y Estrada. Nivel de satisfacción laboral de los egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la UDO


INTRODUCCIÓN Las instituciones de educación superior

tienen la misión de formar los recursos humanos en las diferentes disciplinas del saber que el país requiere para su desarrollo y progreso. La Universidad de Oriente surge, precisamente, como una alternativa de educación, cuyos planes de estudio están dirigidos a formar profesionales en diferentes carreras para que se incorporen exitosamente al campo laboral y contribuyan a satisfacer las necesidades que el país y, especialmente la zona oriental, confrontan en materia de recursos humanos calificados.

Para ello cuenta con diversas carreras en

distintas ramas del saber como por ejemplo la carrera de Ingeniería Agronómica. (Otahola Gómez et al, 2005) realizaron una reforma curricular de esta carrera y definen el perfil académico profesional del Ingeniero Agronómo (pensum 2005), en base a los roles y competencias que es capaz de realizar en el ejercicio de la profesión, considerando que ha tenido una formación integral de todos los aspectos relacionados con la actividad agrícola, tanto a nivel regional como nacional. El Ingeniero Agrónomo se podrá desempeñar como: 1) Investigador, 2) Asesor Agropecuario, 3) Gerente del campo y productor Agropecuario, 4) Extensionista, 5) Docente. El desempeño del Ingeniero Agrónomo como Asesor agropecuario está íntimamente ligado a la realización de programas de planificación del sector agrícola a todo nivel y su participación como asistente técnico en un determinado rubro.

Desde su creación, la Escuela de Ingeniería

Agronómica ha representado una alternativa de estudio para muchos jóvenes, y en la actualidad egresa, anualmente, un número aproximado de 40 profesionales en esta carrera. Sin embargo, se carece de información precisa sobre la situación laboral de estos egresados, y del nivel de satisfacción en su desempeño laboral.

En tal sentido, los objetivos de esta

investigación condujeron a determinar la situación laboral de los egresados en la carrera de “Ingeniería Agronómica” y evaluar el nivel de satisfacción laboral en función de los factores intrínsecos o motvacionales y los factores extrínsecos o de higiene, tomando como referencia la teoría bifactorial de Herzberg et al., (1959). Además, este

estudio permitió determinar sí las condiciones laborales de los egresados lesg brindan oportunidades de desarrollar sus aptitudes y habilidades profesionales de acuerdo a su formación; pudiéndose constatar la correspondencia entre el perfil del egresado y las exigencias del campo laboral en el que se desenvuelven, y de esta manera detectar hasta qué punto el proceso de ajuste en el campo laboral se está realizando de manera efectiva ya que ello repercute en variables tan importantes como el rendimiento, la calidad, el logro, nivel de responabiliad y relaciones interpersonales.

La satisfacción laboral es un fenómeno

multidimensional; en el que influyen las particularidades individuales de los sujetos, las características de la actividad laboral y de la organización de la sociedad en su conjunto. Filippo (2002), ajustándose a la teoría de de las jerarquías de Maslow, sostiene que “La más alta necesidad del hombre es la de autorrealización y por lo tanto su logro genera mayor nivel de satisfacción, siendo el trabajo el lugar por excelencia donde se busca satisfacer esta necesidad.

La teoría de las expectativas considera la

motivación como una función de las expectativas de una persona acerca de las relaciones existentes entre sus esfuerzos, la efectividad de esos esfuerzos y las recompensas que se obtienen de ellos.

La satisfacción se puede considerar como

un logro, ya que ella permite al individuo conseguir con mayor éxito los objetivos trazados. Según la teoría del Doble Factor de Herzberg et al., (1993), “existen dos factores primordiales en el proceso de la motivación como son: satisfacción-insatisfacción o factores extrínsecos-intrínsecos”. La función principal de los factores extrínsecos o de higiene es la de evitar la insatisfacción en el trabajo. Es sabido que una persona insatisfecha dentro de una organización puede manifestar defensivas que posiblemente repercutirán de una manera desfavorable en su rendimiento. Dentro de los factores extrínsecos se encuentran “el salario, la supervisión, las relaciones interpersonales y las condiciones físicas de trabajo”. Los factores intrínsecos o motivacionales se caracterizan porque están íntimamente relacionados con el contenido del trabajo que realiza una persona. Dentro de éstos podemos señalar el logro, el reconocimiento y la responsabilidad.



Según la teoría de las motivaciones sociales, la motivación de logros es la necesidad que manifiesta el ser humano de actuar en busca de metas realistas que lo satisfagan, realizando actividades en términos de calidad y opciones que le permiten escalar día a día posiciones diferentes dentro de su contexto social. De esta manera, el proceso de motivación para el trabajo se puede traducir en recompensa o incentivo tangible o intangible.

Se considera que estos enfoques se

complementan y aportan una visión holística e integral de la satisfacción laboral como fenómeno psicosocial. De esta manera, se puede decir que la satisfacción es el producto de las diferencias que existen entre lo que espera recibir el individuo en relación a lo que invierten él y sus compañeros, y lo que él obtiene, comparado con lo que reciben los segundos. Además, las actitudes que asume el sujeto en relación a estas discrepancias varían en dependencia de si se trata de factores intrínsecos o extrínsecos.

Rodríguez et al, (2007) realizaron un

“Análisis Varimax de factores que influyen en la satisfacción laboral de los trabajadores de la Universidad de Oriente, Venezuela” y concluyeron que los componentes más relevantes contienen una mezcla de agentes motivadores e higiénicos.

Gonzalez y Parra (2010) estudiaron “Clima

organizacional, motivación, liderazgo y satisfacción en pequeñas empresas del Valle de Sugamuxi” y refieren que la comunicación y el grado de confianza son buenos entre empleados y directivos, pues estos aspectos dan seguridad y facilitan el desarrollo de las actividades de los mismos. Además, es necesario afianzar los nexos académicos-productivos con el estado para que se generen más aportes para la región. Los sueldos o salarios, incentivos y gratificaciones son la compensación que los empleados reciben a cambio de su labor. La administración del departamento de personal a través de esta actividad vital garantiza la satisfacción de los empleados, lo que a su vez ayuda a la organización a obtener, mantener y retener una fuerza de trabajo productiva. Las promociones o ascensos dan la oportunidad para el crecimiento personal, mayor responsabilidad e incrementan el estatus social de la persona. Los resultados de la falta de satisfacción pueden afectar la productividad de la organización y producir un

deterioro en la calidad del entorno laboral. Puede disminuir el desempeño, incrementar el nivel de quejas, el ausentismo o el cambio de empleo.

Atalaya (2009) relacionó la satisfacción

laboral con la productividad y de sus hallazgos se desprende lo relevante que es para las personas sentirse retribuidas con recompensas que sean importantes, con incentivos valiosos y que les sirvan para satisfacer sus necesidades y expectativas de diferente tipo, asumiendo que son individuos peculiares y diferentes entre sí. Asimismo, se debe comprometer al trabajador en la fijación de metas, que comunique con claridad en qué consisten, que permitan asumir retos, e informar al personal sobre su desempeño, todo ello redundará en personal más comprometido. Generalmente, los individuos se sienten mejor cuando saben exactamente lo que se espera de ellos y al tener la oportunidad de participar en las metas de trabajo.

Ardouin et al, (2000) establecieron relación

entre la motivación y la satisfacción laboral, y al respecto refiere que no se puede lograr un aumento seguro de la motivación, y por ende el desempeño por acción de un mayor esfuerzo, sólo en función del aumento de recompensas extrínsecas (salario), Se debe considerar que si bien el modelo de Porter y Lawler plantea que son las recompensas los determinantes de la satisfacción y el lazo de esta última y la motivación, no debemos entenderlas en el sentido reduccionista y conductista, sino que en un sentido amplio y haciendo un mayor énfasis en los aspectos intrínsecos como lo son la posición social, el sentimiento de capacidad y autorrealización.


Este estudio se abordó desde la perspectiva

de investigación Descriptiva de Campo, pues los datos se toman directamente de la realidad para ser interpretados y dar explicación de sus causas y efectos. La población estuvo conformada por un total de 39 egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas durante el año 2005. La muestra se circunscribió a un total de 16 egresados, entre ellos hombres y mujeres con edades comprendidas en un rango de 25 a 35 años, y que además trabajan en empresas y/o instituciones públicas de la ciudad de Maturín, estado Monagas. Se utilizó el



procedimiento de muestreo intencional para la selección de la muestra, lo que evita correr el riesgo de elegir individuos que se encuentren fuera o dispersos del área de influencia, se trata más bien de la elección de una muestra sobre la base de una o varias características predeterminadas para obtener información sobre los miembros de la población que reúnan esas características. Este método es más útil para describir un fenómeno que para hacer inferencias estadísticas sobre su incidencia en la población. Según Ramírez (1999), “Este tipo de muestreo implica que el investigador obtiene información de unidades de la población escogidas de acuerdo con criterios previamente establecidos, seleccionando unidades “tipo” o “representativas”.

Para la obtención de la información

requerida, se aplicó un instrumento (encuesta) a los Ingenieros Agrónomos que egresaron a partir del período 2005 y que, además, se encuentran laborando en la ciudad de Maturín, con el fin de conocer su opinión con respecto a la Situación Laboral y El Nivel de Satisfacción Laboral. En tal sentido, se realizaron visitas a los distintas instituciones que ofrecen oportunidades de trabajo relacionadas con el perfil de estos profesionales. El instrumento consta de dos partes: la primera trata de los aspectos personales y socio-demográficos así como los aspectos laborales; la segunda parte se refiere al Nivel de Satisfacción, presentada según la escala Likert.

La validéz se estableció por el contenido y

la confiabilidad se determinó aplicando el coeficiente de Cronbach cuya expresión es la siguiente:

2

2

SiKα= 1-K-1 St

∑

Donde:

K = número de preguntas

∑2Si = Suma de las varianzas de cada ítem

2St = La varianza total del instrumento

En la primera parte se obtuvo un α=

0,84582; en la segunda parte α = 0,6544, y en la tercera parte α = 0,6812

Análisis de los datos: los datos se presentaron en cuadros de Distribución Absoluta y Porcentual. Se empleó la técnica de análisis estadístico porcentual para sus respectivos análisis. Es decir, se describe la situación en función de porcentajes y luego se infieren los resultados. En el caso de la variable “nivel de satisfacción” se realizó un análisis porcentual e inferencial, además del estudio de los resultados de los niveles.

A continuación se describe un caso específico:

Nivel de satisfacción 4 3 2 1 Total

Ítem 1 7 9 - - 16 Porcentaje (%) 43,75 56,25 - - 100

El nivel se calcula de la siguiente manera: P = 4 x 7 + 3 x 9 + 2 x 0 + 1 x 0 P = 55 (la ponderación del ítem 1, status

laboral) Luego se determina la equivalencia con el

resultado ideal, en este caso: 4 x 16 = 64 Así: 64 ----------- 4 55 ----------- X de donde X = 4 x 55 64 X = 3,43. Esto representa el nivel para el

ítem Status laboral. De este resultado se puede inferir que este

ítem es, por lo menos, satisfactorio. Este procedimiento se aplicó a los restantes ítems para determinar el nivel promedio expresado por la muestra en cuanto a su satisfacción laboral. Operacionalización de variables En el cuadro 1 se muestra los rasgos personales y aspectos laborales y en el Cuadro 2, los factores extrínsecos y factores intrínsecos o motivacionales.




Los egresados muestran satisfacción por haber obtenido un título y adquirir mejoras en su categoría profesional. No obstante, ejercen cargos como analista, asistente agropecuario, ingeniero de área técnica y/o técnico de campo, siendo este último renglón el mayormente ocupado con un porcentaje de 62,50 % (Cuadro 3).

Es notorio que la mayoría de los egresados se encuentra ejerciendo cargos en su área de competencia. Esto es de gran importancia dado que uno de los objetivos de la Universidad de Oriente es preparar profesionales para que se incorporen efectivamente al campo laboral en pro del desarrollo económico y social del país. Asimismo es misión de esta casa de estudios formar profesionales de alta calidad que puedan atender problemas de su particular formación y competencia. (Otahola Gómez et al, 2005), dentro de las competencias del Ingeniero Agrónomo se menciona su participación como asistente técnico de un determinado rubro y su desempeño como asesor agropecuario en la realización de programas de planificación del sector agrícola a todo nivel. De allí que existe correspondencia o pertinencia entre el perfil del egresado y su área de trabajo.

Cuadro 3. Distribución absoluta y porcentual en relación

con el tipo de trabajo que desempeñan actualmente 16 egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas durante el año 2005.

Indicadores Frecuencia Porcentaje Analista 1 6,25 Técnico de campo o inspector agrario 10 62,50

Ingeniero de área técnica 4 25,00 Asistente agropecuario 1 6,25 Total 16 100

Cuadro 1. Rasgos personales y aspectos laborales en el

estudio de 16 egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas durante el año 2005.

Variables Indicadores Ítem Rasgos personales y sociodemográ-ficos.

• Edad • Sexo • Estado civil • Lugar de residencia

1 2 3 4

Aspectos laborales

• Situación laboral • Empresa donde

trabaja • Tipo de empresa

5 6

7

Relación del trabajo desempeñado con la carrera Gerencia de Recursos Humanos.

• Pertinencia de la carrera

• Tipo de trabajo desempeñado

• Cargo en la empresa o institución

• Mejoras obtenidas con el título

8

9

10

11-12

Cuadro 2. Factores extrínsecos y factores intrínsecos o

motivacionales en el estudio de 16 egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas durante el año 2005.

Variables Indicadores Ítem Factores extrínsecos

• Status laboral Incentivos

económicos

• Condiciones de las instalaciones de trabajo Progreso o

avance en el trabajo

• Relaciones Interpersonales

• Status laboral • Dedicación laboral Ingresos económicos Incentivos

económicos por la labor realizada

• Condiciones de las instalaciones físicas

• Vigilancia y seguridad Normas y procedi-

mientos de ascenso y clasificación

• Las relaciones inter-personales con el personal de la institución o empresa

Factores intrínsecos

El trabajo en sí mismo y motivación

• Reconocimiento por la labor realizada Responsabilidad

• Posibilidad

desarrollo y crecimiento

Estímulos recibidos en la institución por el trabajo realizado

• El reconocimiento que recibe por la labor realizada Niveles de responsa-

bilidad en el trabajo • Libertad para la

toma de decisiones • Oportunidades de

desarrollo personal y profesional



Las instituciones que han ofrecido apoyo a estos egresados son de carácter pública tales como FONDAFA , INTI, CVA Azúcar, INSAI (Instituto nacional de salud agrícola integral) . Todas ellas reflejan pertinencia con las necesidades de la región. El egresado en ingeniería agronómica siente satisfacción, por haber egresado de la Universidad de Oriente; sin embargo, expresa que el status laboral alcanzado no cubre totalmente sus expectativas, viéndose afectadas algunas variables de los llamados factores extrínsecos o factores que rodean la tarea, tal como se muestra en el Cuadro 4.

El nivel de satisfacción en cuanto a los

ingresos económicos e incentivos económicos es de 3,5; lo cual se considera “satisfactorio”, y en consecuencia se derivan mejoras económicas para los egresados. El salario y las normas de ascenso dentro de una empresa o institución y los incentivos económicos son factores externos, llamados también por Herzberg et al., (1993) de “higiene” que motivan la labor realizada. Esta compensación involucra, además, incrementos de sueldos y los métodos utilizados por la organización para la administración del salario. Un trabajo reportado por Olivares y otros (2006), acerca de la satisfacción laboral del docente universitario, refleja que éste no es remunerado adecuadamente, que su capacitación no se toma en cuenta para establecer diferencia en su remuneración. También que las políticas de estímulo para la producción académica no tienen un régimen que los califiquen por lo que no existe ningún tipo de bonificación extra por ese aspecto.

Asimismo Sarella y Paravic (2002),

concluyeron que existe insatisfacción laboral en cuanto a las remuneraciones recibidas por el personal de enfermería del Sistema de Atención

Médica de Urgencia, estos profesionales expresan que son mal pagados, que no se les otorga el valor que merecen, de allí que no están cubiertas sus expectativas. Según Robbin et al, (1998) los empleados quieren sistemas sociales y políticas de ascenso que consideren justas, claras y afines a sus expectativas. El vínculo entre el sueldo y la satisfacción no radica en la cantidad absoluta de la remuneración, sino en la imagen de justicia que el empleado perciba.

En cuanto a las oportunidades de desarrollo

personal y profesional, el resultado es “poco satisfactorio”, se obtuvo un nivel de 2,75 para el ítems y esto asoma un considerable grado de insatisfacción, por tanto se infiere que estos procedimientos constituyen elementos desmotivadores para el trabajador.

En relación con el aspecto “condiciones de

las instalaciones físicas” de las instituciones donde laboran los egresados, se refleja un nivel de 2,31; lo cual asevera una tendencia a la insatisfacción que quizás se atribuya al hacinamiento de los empleados en las oficinas y a las deficientes herramientas requeridas para la realización de su trabajo. Ciertamente la labor realizada por estos profesionales tiene como escenario “el campo”, donde manifiestan sus conocimientos teóricos- prácticos reflejados en su perfil profesional al desempeñarse como técnicos de campo o asesor agropecuario. Sin embargo, esta labor de campo se complementa con el cumplimiento de horarios de permanencia en oficina donde se les permite llevar un registro de datos de la situación en particular así como planificar las estrategias y tomar las decisiones necesarias para lograr, entre otras cosas, una buena producción y productividad del cultivo.

Cuadro 4. Distribución absoluta y porcentual acerca del nivel de satisfacción laboral en cuanto a factores extrínsecos de 16

egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas durante el año 2005.

Muy Satisfactorio Satisfactorio Poco

Satisfactorio No

Satisfactorio Total Nivel de satisfacción

Item Nº % Nº % Nº % Nº % Nº % Status laboral 7 43,75 9 56,25 - - - - 16 100 3,43 Ingresos económicos 9 56,25 6 37,50 1 6,25 - - 16 100 3,50 Oportunidades de desarrollo personal y profesional

2 12,50 9 56,25 4 25,00 1 6,25 16 100 2,75

Condiciones de las instalaciones físicas - - 7 43,75 7 43,75 2 12,50 16 100 2,31

Relaciones interpersonales 8 50,00 8 50,00 - - - - 16 100 3,50



En este caso se requiere de un clima agradable, y para ello es necesario contar con eficientes condiciones físicas del lugar de trabajo como, por ejemplo, disponibilidad de las herramientas, equipos, espacio, condiciones de luminosidad, ventilación, entre otros. Para Herzberg et al., (1993), estos elementos coadyuvan a mantener un clima positivo hacia la labor realizada y esto repercute en beneficio directo para la institución. Los resultados encontrados por Olivares et al, (2006) en cuanto a satisfacción laboral concuerdan con este estudio, pues los empleados prefieren entornos seguros, cómodos, limpios y con el mínimo de distracción.

El nivel de satisfacción laboral reflejado

para el ítem relaciones interpersonales es 3,5 lo que indica que existe un considerable grado de satisfacción. Este resultado es muy positivo y contribuye al logro de un mejor desempeño laboral por cuanto la comunicación es el medio a través del cual los directivos de la institución y los empleados pueden canalizar cualquier situación que les afecte tanto en lo personal como en lo profesional. Según Atalaya (2009), todos somos capaces de percibir claramente lo benéfico, agradable y estimulante de estar en el trabajo con un grupo de personas quienes se lleven bien, comprenden, se comuniquen, se respeten, trabajen en armonía y cooperación. La buena atmósfera en el trato es indispensable para lograr un elevado rendimiento individual y colectivo de un grupo humano de trabajo, lo cual se logra más que nada por una labor consciente de los jefes.

En fin, a los empleados les interesa su

ambiente de trabajo, se interesan en que su clima

laboral les permita la prosperidad personal y les facilite hacer un buen trabajo. Un ambiente físico cómodo y un adecuado diseño del lugar permitirá un mejor desempeño y favorecerá la satisfacción del empleado. El trabajo también cubre necesidades de interacción social, el comportamiento del jefe es uno de los principales determinantes de la satisfacción. Si bien la relación no es simple, según estudios, se ha llegado a la conclusión de que los empleados con líderes más tolerantes y considerados están más satisfechos que con líderes indiferentes, autoritarios u hostiles hacia los subordinados.

El Cuadro 5 refleja algunos de los

“factores intrínsecos” o “motivacionales” que al igual que los “factores de higiene o extrínsecos” pueden afectar o favorecer el desempeño laboral. En relación con los ítems “motivación” y responsabilidad en el trabajo”, los resultados tienden a ser satisfactorios, siendo los niveles 3,44 y 3,56 respectivamente. Sin embargo, el reconocimiento por la labor realizada y los estímulos recibidos por la institución así como la libertad para la toma de decisiones, exiben resultados que reflejan poca satisfacción para el egresado, el nivel alcanzado es de 2,93 y 2,81 respectivamente. Resulta desfavorable esta situación para el individuo, pues para que éste se sienta realizado personal y profesionalmente debe experimentar satisfacción en su trabajo, lo que sin lugar a dudas impulsaría la productividad laboral tan necesaria para la empresa, el trabajador y el colectivo.

En cierto modo la institución o empresa le

brinda al egresado la oportunidad para expresar Cuadro 5. Distribución absoluta y porcentual acerca del nivel de satisfacción laboral en cuanto a factores intrínsecos de 16

egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas durante el año 2005.

Muy Satisfactorio Satisfactorio Poco

Satisfactorio No

Satisfactorio Total Nivel de satisfacción

Item Nº % Nº % Nº % Nº % Nº % Estímulos que recibe en la institución 5 31,20 5 31,25 6 37,50 - - 16 100 2,93

Niveles de responsabilidad en el trabajo

9 56,20 7 43,75 - - - - 16 100 3,56

Motivación por el trabajo desempeñado 7 43,70 9 56,25 - - - - 16 100 3.44

Libertad para la toma de decisiones 2 12,50 9 56,25 5 31,25 - - 16 100 2,81



libremente sus opiniones o inquietudes personales y profesionales pero no le permite la total libertad para la toma de decisiones. Según Herzberg et al., (1993), es importante brindar oportunidades y autonomía para expresarse y participar en la toma de decisiones, de lo contrario se crearía un clima de insatisfacción laboral, impidiendo que la tarea a realizar se presente atractiva e interesante.

Palma Carrillo (2000) en su trabajo

“Motivación y clima laboral en personal de entidades universitarias” encontró que la motivación de logros que presenta el grupo, contrasta con los mínimos requerimientos organizacionales que permitan asegurar el logro de metas personales e institucionales poniendo en riesgo la misión institucional; y por lo tanto, la calidad en el servicio que debe caracterizar a instituciones que como éstas giran en torno a la formación humana.

Los hallazgos de García (2010), referidos a

“Satisfacción Laboral. Una aproximación teórica”, muestran correspondencia con estos resultados; pues en su análisis concluyente expresa que en la actualidad la satisfacción laboral se constituye en un elemento esencial para el logro de los objetivos humanos y organizacionales. Por esta razón, es necesario estudiarla de forma consecuente y lograr que los conocimientos generados sean aplicados de forma holística y humanista; de tal forma que no se obvie a la persona que es ese trabajador que se esfuerza y produce. Al respecto, la teoría de Herzberg et al., (1959) estima que la presencia de un trabajador satisfecho y motivado se alcanza no sólo con haber cubierto los factoes extrínsecos o factores que rodean la tarea sino también con factores que estimulen el “logro”, tales como el crecimiento personal y profesional para que la tarea llevada a cabo sea una actividad interesante y retadora. Se corrobora, entonces, la correlación entre motivación al logro y satisfacción laboral, pues los empleados tienden a preferir trabajos que les brinden oportunidad de usar sus habilidades; que ofrezcan una variedad de tareas; libertad y retroalimentación de cómo se están desempeñando, de tal manera que un reto moderado causa placer y satisfacción en el trabajo.

CONCLUSIONES

La mayoría de los egresados trabaja en su

área de competencia desempeñando cargos como técnicos de campo y/o asesor agropecuario en

perfecta pertinencia con su perfil académico profesional de Ingeniero Agrónomo, quedando así cubiertas sus expectativas acerca de su formación. Además, sienten satisfacción por haber egresado de la Universidad de Oriente, lo cual les permitió mejorar su status laboral y condiciones socio-económicas. Esto es importante dado que muestra consonancia con la misión de esta casa de estudios, al fomentar la preparación de profesionales de alta calidad y con perfil requerido para que puedan incorporarse efectivamente y enfrentar con éxito las exigencias, cada vez más crecientes del campo laboral, así como atender problemas de su particular formación en pro del desarrollo del país. No obstante, las instituciones y/o empresas deben reforzar las situaciones y condiciones que generan satisfacción laboral en los egresados de Ingeniería Agronómica, a modo de evitar el surgimiento de factores que puedan perturbar la motivación y la autoestima.

Existe poca satisfacción laboral en cuanto a

los estímulos y reconocimientos recibidos por la labor realizada. Esta situación no es muy favorable porque se puede generar predispoción y apatía por el trabajo desempeñado. Las instalaciones o lugares de trabajo no cuentan con las condiciones físicas adecuadas, en consecuencia se presenta un clima de incertidumbre y la labor realizada es poco satisfactoria. Las normas y procedimientos de ascenso cercenan las oportunidades de desarrollo personal, pues el nivel promedio es de 2,50.

Esto permite inferir “insatisfacción” o

desmotivación por el trabajo. Las posibilidades de promoción conllevan a oportunidades de alcanzar puestos mas elevados dentro de la organización, aunque no todos los trabajadores desean ser promocionados. Un individuo puede parecer satisfecho después de alcanzar una sola promoción, otros pueden presentar una lucha aparente insaciable de progresar en la jerarquía de la empresa, ya sea porque obtiene placer del acto de lucha por progresar o quizás por ser un medio o circunstancia para lograr ventajas socioeconómicas más grandes.

Es posible que las instituciones donde labora

la mayoría de los egresados, por restringir evasión de capital, coarten el disfrute de ciertos beneficios económicos y de protección social a sus empleados, creando en ellos insatisfacción; y como resultado se puede generar bajo rendimiento laboral, pues el factor económico funge como una recompensa



extrínseca inmediata por el trabajo realizado. En tal sentido, es pertinente que la universidad afronte esta realidad a través del cumplimiento de una de sus misiones cual es mantener una permanente vinculación con sus egresados para su actualización constante. Asimismo, perseverar para mentener contacto con el sector productivo a fin de establecer propuestas favorables que incentiven los niveles de ingresos económicos y protección social de nuestros egresados.

En cuanto al flujo de las comunicaciones

del personal de la institución, el nivel promedio es “satisfactorio”, ya sea para las relaciones del nivel de dirección hacia el subalterno y viceversa así como para las relaciones interpersonales con los demás miembros del personal de la institución. Situación ésta de gran importancia porque revela un aspecto trascendental en la vida humana, cual es la comunicación como medio de expresarse y/o emitir opinión acerca de alguna circunstancia o realidad presentada en el entorno que les pueda estar perturbando en su ámbito personal y profesional. De igual modo resulta favorable contar con la presencia de compañeros de trabajo dispuestos a proporcionar apoyo, esto crea un entorno laboral grato y coadyuva a mantener un alto nivel de satisfacción.

Para los factores intrínsecos, se evidencia un

nivel “satisfactorio”, sobre todo los relacionados con los aspectos motivación y responsabilidad en el trabajo. No así para los aspectos como el reconocimiento por la labor realizada y los estímulos recibidos por la institución, los cuales muestran resultados que reflejan poca satisfacción para el egresado. Como acota Herzberg et al., (1993), los factores motivacionales se caracterizan porque están íntimamente relacionados con el contenido del trabajo que realiza la persona. Por lo tanto, para que un trabajador se sienta satisfecho y motivado no sólo es importante la equidad en el salario percibido sino que se estimule el logro, el reconocimiento y la responsabilidad; es decir, es importante considerar los factores internos por cuanto ellos conducen a la satisfacción. En expresiones de Ardouin (2000), no se puede obtener un aumento tangible de la motivación, y por ende el desempeño por acción de un mayor esfuerzo, sólo en función del aumento de recompensas extrínsecas, si bien las recompensas son favorables para la satisfacción, es primigenio otorgar un mayor significado a los aspectos intrínsecos como lo son la

posición social, el sentimiento de capacidad y autorrealización. Sería pertinente que las empresas y/o instituciones sean garantes de la autorrealización de sus empleados. Al tomar en consideración el factor motivacional, se pueden generar estímulos que promuevan el logro, así como establecer un sistema efectivo para otorgar reconocimiento por el nivel de responsabilidad exhibido por los trabajadores en su desempeño laboral. El efecto sería de recíprocos beneficios; la empresa reflejaría su crecimiento, desarrollo y alcance de sus metas como organización, y los empleados consolidarían su autoestima, necesaria ésta para desenvolverse eficaz y eficientemente en el trabajo y resguardar sus expectativas personales y profesionales.

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Evaluación de la calidad físicoquímica y sensorial de tres marcas comerciales de café tostado y molido

Physical-chemical and sensory quality evaluation of three commercial brands of roasted and grounded coffee

Nayive FERMÍN 1, Hortensia GALÁN 2, José GARCÍA 1 y Nelson BRACHO 3

1Universidad de Oriente, Núcleo Nueva Esparta, Escuela de Ciencias Aplicadas del Mar, Departamento de

Tecnología de Alimentos. Calle la Marina, Boca de Río. Isla de Margarita; 2Universidad de Córdoba, Departamento de Bromatología y Tecnología de Alimentos. Campus de Rabanales, Córdoba. España y

3Universidad de Oriente, Núcleo Nueva Esparta, Escuela de Hotelería y Turismo. Departamento de Estadística, Guatamare. Isla de Margarita. Venezuela. E-mails: [email protected], [email protected],

[email protected] y [email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

El objetivo de esta investigación fue determinar la calidad físicoquímica y la aceptabilidad sensorial de las tres principales marcas de café posicionadas en el mercado venezolano. De las tres marcas seleccionadas, se escogió al azar tres lotes de producción y de cada lote de producción se seleccionó al azar tres paquetes de café de 500 g cada uno, determinándose los parámetros físicoquímicos a cada paquete por duplicado. Para la aceptabilidad sensorial, se mezclaron las muestras de los tres lotes por cada marca. Los análisis físicoquímicos se realizaron por la norma COVENIN y las Normas Técnicas Colombianas. Los resultados físicoquímicos fueron analizados estadísticamente por un análisis de varianza anidado. Se obtuvo para las marcas A, B y C que el contenido de humedad y de cenizas se encontraron dentro de lo exigido en las respectivas normas regulatorias; el parámetro de color L permitió clasificar a todas las marcas en grado de tostado medio; el contenido de sólidos solubles permitió clasificar a la marca A con una concentración media de la infusión, y las B y C con una concentración oscura de la infusión; con el rendimiento de la extracción de la bebida se ubicó a las marcas B y C dentro del rango óptimo (18-22%) y la marca A por debajo del valor inferior del rango y por último la granulometría (% de retención) para el tamiz de 0,5mm y 0,25mm permitió clasificar a todas las marcas en granulometría fina, aunque presentando una alta dispersión de los tamaños de las partículas. Para la aceptabilidad sensorial se empleó una escala hedónica de 9 categorías y 30 personas que consumían por lo menos una taza diaria de café negro. Los resultados fueron analizados empleando un análisis de varianza con un diseño en bloques completos aleatorizados, arrojando que la marca A agradó ligeramente, mientras que las marcas B y C agradaron moderadamente. La marca A fue la que obtuvo menor contenido de sólidos solubles y por consiguiente menor rendimiento, por lo que la bebida obtenida posiblemente poseía menor intensidad en el sabor del café; sin embargo, no se vio afectada negativamente, aunque el 20% de los consumidores la ubicó en las categorías de desagrado, situación que no ocurrió con las otras dos marcas. Palabras claves: café tostado y molido, calidad, procesamiento, granulometría, infusión.

ABSTRACT

The aim of the investigation was to determine the physical and chemical quality and sensory acceptability of the three principal commercial brands of coffee of the Venezuelan market. Of three selected brands, there were chosen at random three lots of production and of every lot of production each one selected at random three packages of coffee of 500 g, deciding the parameters physicist-chemist to every package for duplicate. For the global acceptability, there were mixed the samples of three lots by every brand. The physical and chemical analyses were carried out according to norms COVENIN and the Technical Colombian Procedure. The physical and chemical results were analyzed statistically by a nested variance analysis. There were obtained for the brands A, B and C that the content of dampness and of ashes were inside the demanded in the respective regulative procedure; the parameter of color L allowed to classify to all the brands in degree of average toasting; the content of solid soluble allowed to classify to the brand A with an average concentration of the infusion, and the B and C with a dark concentration of the infusion; with the performance of the extraction of the drink it was located to the brands B and C inside the ideal range (18-22%) and the brand for under the low value of the range, but very near to he, and finally the granulometry (% of retention) for the sieve of 0,5mm and 0,25mm allowed to classify to all the brands in thin granulometry, though presenting a high dispersion of the sizes of the particles. For the global acceptability a scale was used hedonic of 9 categories and 30 persons who were consuming at least a daily cup of black coffee. The



mailto:jose.cespedes@

Fermín et al. Evaluación de la calidad físicoquímica y sensorial de tres marcas comerciales de café tostado y molido


results were analyzed statistically by a variance analysis with design in complete randomized blocks, throwing that the brand A pleased lightly, whereas the brands B and C pleased moderately. The brand A was the one that less obtained contained of solid soluble and consequently less performance, for what the drink obtained possibly was possessing less intensity in the flavor of the coffee, nevertheless one did not see affected negatively, though 20% of the consumers located it in the categories of displeasure, situation that did not happen with other two brands. Key words: toasted and ground coffee, quality, processing, granulometry, infusion.

INTRODUCCIÓN Café es el término genérico empleado para

designar al fruto y granos del café, perteneciente al género Coffea; este término se hace extensivo al fruto maduro, cerezas rojas, granos aún con la corteza del pergamino (endocarpio) adherido, liofilizado, descafeinado, tostado, molido e infusión (COVENIN, 1993).

Se entiende por café molido al polvo o

granulado, obtenido mediante la molienda (fragmentación o pulverización) de los granos de café tostado; mientras que la infusión de café es definida como el producto líquido obtenido por tratamiento con agua del café molido (COVENIN, 1994).

Existen dos especies de café de interés

comercial: Coffea arabica y Coffea canephora, conocido como robusta (Varnam y Sutherland, 1997). El café robusta se cultiva en zonas bajas y generalmente produce un grano pequeño y redondeado; contiene el doble de cafeína que el café arábica; tiene mucho cuerpo y es muy amargo, pero posee un sabor menos suave que el arábica, y por eso tiene un precio menor en el mercado. Por otro lado, la FAO (2011) indica que el café arábica es el más cultivado en América Latina; sus granos son más ovalados y aplanados que el robusta y tiene un aroma complejo que producen buenas infusiones con más acidez, sabores más suaves y mejores aromas, pero su cultivo es susceptible a las plagas y a las enfermedades; representa del 60 al 70% de la producción del mundo, mientras que el C. canephora, representa cerca del 30 al 40%.

La composición química de la infusión del

café está determinada por una compleja interacción de factores agrícolas, las etapas de tostado y mezclado del café, el empaque, así como también la forma de preparar la infusión del café (Coffee Research Institute, 2011).

La elaboración del café tostado y molido es

un proceso tecnológico complejo en el cual se pueden describir varias etapas, que si no se realizan

correctamente influirán en la calidad del café comercializado. El café debe ser cosechado cuando las cerezas están maduras, es decir, cuando adquieren un color rojo, estén brillantes y firmes al tacto (Coffee Research Institute, 2011; FAO, 2011). El procesamiento debe comenzar el mismo día de la cosecha, a fin de evitar una fermentación indeseable y reducir el riesgo de contaminación a partir de la pulpa de la fruta, rica en nutrientes y humedad (Bee et al., 2005).

El beneficio del café es la siguiente etapa en

el procesamiento del café, el cual consiste en eliminar las diversas capas que rodean al grano y secarlo hasta que el contenido de humedad del grano de café sea inferior a 12% (Varnam y Sutherland, 1997). El beneficio del café se lleva a cabo mediante dos métodos como son el húmedo y el seco. En el primer método, las cerezas maduras se despulpan y se fermentan, obteniéndose un café verde denominado "lavado" o "suave". En el segundo método, las cerezas cosechadas, se secan enteras (generalmente al sol) y se descascarillan, obteniéndose un café verde denominado "natural" (FAO, 2011). Bustamante (2006) menciona que si el mucílago no se desprende adecuadamente afectará la calidad física y el sabor en la taza (infusión de café). Es por ello que la FAO (2011) menciona que el café verde que se produce mediante un beneficio húmedo, suele considerarse de mejor calidad y obtiene mejores precios y, generalmente, se lleva a cabo en el café arábica.

Es importante acotar que en Venezuela el

beneficio del café verde es llevado a cabo por los caficultores en las fincas y luego, tanto el café verde natural o lavado, es llevado a las empresas cafetaleras las cuales lo procesan, siendo el beneficio húmedo el método más empleado por los caficultores.

Una vez recibido en las fábricas el café verde

natural o lavado, se realiza una mezcla para homogeneizar el café debido a que provienen de diferentes variedades botánicas, diferentes regiones productoras; así como, beneficiados por diversos procedimientos, con lo cual se logra optimizar el aroma, cuerpo y sabor obteniendo un café de mejor



calidad de taza que el resultante al utilizar cualquiera de los cafés por separado (Bee et al., 2005; Petraco, 2005). Posterior a la mezcla, se realiza el tostado que es el tratamiento térmico que produce cambios químicos y físicos, fundamentales en la estructura y composición del café verde, ocasionando el oscurecimiento del grano y el desarrollo del sabor y aroma característicos del café (COVENIN,1993).

El color es una característica cambiante

estrechamente asociada al proceso de tostado del café; durante el tostado del café verde este se vuelve marrón, y mientras más tiempo sea tostado más oscuro se tornará, por lo tanto, en la etapa del tostado se ha enfocado la atención en el resultado final del color deseado (Mabett, 2006).

Solá (2007) indica que finalizado el tostado

sigue una etapa de enfriamiento para disminuir la temperatura de los granos de café y evitar un sobrecalentamiento, la cual puede llevarse a cabo con aire o con agua (aspersión de agua a razón de aproximadamente 1 l por cada 10 kg de café). Luego de tostado el café se procede a su molienda, la cual COVENIN (1993) la define como la operación mecánica destinada a producir el café en polvo o granulado, a través de la fragmentación y pulverización de los granos de café tostado.

El principal objetivo de la molienda es

aumentar la superficie de extracción específica, o más bien, aumentar el alcance de la interrelación entre el agua y los sólidos por unidad de peso de café, a fin de facilitar la transferencia de las sustancias solubles en la mezcla (Varnam y Sutherland, 1997).

Peláez y Moreno (1995) mencionan que el

principio de la preparación de la bebida consiste en la extracción de los sólidos solubles del café tostado y molido, los cuales se extraen mediante la adición de agua caliente. El agua enriquecida con dichos compuestos se denomina extracto y la parte insoluble del café inicial que conserva una cierta cantidad de sólidos y de agua se denomina residuo o borra. Por lo tanto una buena preparación de la bebida debe lograr extraer las mejores características del café, teniendo en cuenta que los sólidos solubles sólo constituyen del 1,0 a 1,5% de la bebida.

Por último, el envasado tiene por objeto

prevenir el deterioro; sin embargo, en muchas ocasiones está diseñado para agregar valor al producto. Los materiales comúnmente utilizados son

los de bajo costo como polímeros de aluminio flexible, que permiten asegurar una eficiente barrera y un óptimo almacenamiento a lo largo de todo el ciclo de vida, y la hojalata, especialmente útil ya que es resistente a la presión (Nicoli y Savonitti, 2005).

El café es una de las bebidas de mayor

consumo en Venezuela, por tal motivo la finalidad del presente trabajo de investigación es analizar las tres principales marcas comercializadas, para conocer si cumplen con los requisitos establecidos en las normas nacionales e internacionales, además de poder clasificar el café tostado y molido de las diferentes marcas según parámetros de calidad establecidos en dichas normas. Por otro lado, se desea conocer la aceptabilidad del consumidor sobre las marcas de café en estudio, buscando posibles relaciones con los parámetros físicoquímicos en estudio.


Diseño experimental

Para realizar el presente trabajo de investigación se adquirieron, en un supermercado local, tres marcas comerciales de café tostado y molido (tipo “espresso”), que se denominaron A, B y C, las cuales fueron seleccionadas con tiempos cercanos de elaboración. Se empleó un diseño anidado, para ello de cada marca se seleccionó al azar tres lotes de producción y de cada lote de producción se escogió al azar tres paquetes de café de 500 g cada uno, obteniéndose por cada marca 9 paquetes de café. A cada paquete de café se le determinó, por duplicado, los parámetros físicoquímicos, teniéndose 18 mediciones por cada marca; cuando se encontraron valores discordantes entre las dos mediciones se realizó un triplicado. Para la determinación de la aceptabilidad general de las tres marcas de café, se mezclaron las muestras restantes de los tres lotes por cada marca. Una vez abiertos los paquetes fueron almacenados en bolsas plásticas e introducidas en un desecador con silica gel como desecante. Caracterización físicoquímica de tres marcas comerciales de café tostado y molido

Para caracterizar las tres marcas de café tostado y molido se realizaron los siguientes análisis físicoquímicos: humedad (% p/p) y cenizas (% p/p) se determinaron empleando las metodologías propuestas por la norma COVENIN 433 (1983) y 429 (1981) para café tostado y molido, respectivamente.



Para la determinación del color instrumental (parámetro L) se utilizó un colorímetro Miniscan HunterLab DP 9000. La determinación de los sólidos solubles y el rendimiento de la extracción de la infusión se determinaron empleando las metodologías propuestas por la Norma Técnica Colombiana NTC 4602-2 (1999) para café tostado y molido. En esta última metodología, se realizó una modificación propuesta por la A. O. A. C. (1985) que indica en el apartado 15.014 que el extracto obtenido debe ser filtrado. Para la determinación de la granulometría se emplearon dos tamices de orificios de 0,25 y 0,50 mm, en un equipo Airjet LPS 200 k marca RHEWUM que posee un sistema de aspiración y aspas giratorias. Determinación de la aceptabilidad global de la infusión de café de tres marcas comerciales de café molido Para evaluar el nivel de agrado o desagrado general de las tres marcas de café, se empleó la metodología propuesta por el Institute of Food Technologists de Estados Unidos (IFT, 1981), la cual fue un prueba hedónica de 9 categorías (1 desagrada extremadamente y 9 agrada extremadamente). Se emplearon 30 personas consumidoras de café, con frecuencia de consumo diario. Esta evaluación fue llevada a cabo por profesores y oficinistas en la Universidad de Oriente, donde el criterio para su selección fue que consumieran mínimo una taza de café negro diario.

Para la preparación de la infusión de café,

Andueza et al. (2003) recomienda una relación de 100 g de café molido por cada litro de agua caliente, entre 92 y 95ºC; no obstante, en Venezuela el consumidor, en general, está acostumbrado a un café suave denominado “guayoyo” por lo que se empleó una relación de 50 g de café por cada litro de agua. La infusión una vez elaborada (cafetera para café expreso marca Maxin Express2) se recogió en un termo para mantener la temperatura aproximadamente entre 70 y 75ºC para que una vez servida, el panelista pudiese evaluarla a una temperatura entre 60 y 68ºC o la que considerara más agradable (Borchgrevink et. al., 1999; Lee y O`Mahony, 2002).

Se sirvió una muestra de 50 ml de infusión de

cada marca de café a cada panelista, en vasos plásticos de color blanco de una capacidad de 60 ml. El café fue endulzado por cada panelista de acuerdo a su preferencia personal (Tominaga, 2001). Las

muestras de café fueron codificadas con tres dígitos escogidos al azar, y balaceadas, es decir, las marcas de cafés fueron colocadas a los panelistas en todas las posiciones posibles), se empleó galletas de soda sin sal y agua a temperatura ambiente como borrador o enjuagante entre la evaluación de una muestra y otra.

Análisis estadístico Para los parámetros físicoquímicos se aplicó un análisis de varianza (ANOVA) con un diseño anidado, donde los lotes están anidados dentro de las marcas. Para la evaluación de la aceptabilidad se empleó un análisis de varianza con un diseño de bloques completos al azar. En ambos diseños se empleó un nivel de significación del 5% y una prueba a posteriori de Duncan.


Caracterización físicoquímica de tres marcas comerciales de café tostado y molido

Al emplear el análisis de varianza anidado

para la evaluación de los parámetros físicoquímicos de tres marcas comerciales de café molido, se evidenció que existieron diferencias significativas (p≤0,05) en todos los parámetros estudiados; por lo tanto, el Cuadro 1, se muestra la prueba de discriminación de promedios de Duncan, para las variables: Humedad (%), Cenizas (%), Color instrumental (L), Sólidos solubles (%), Rendimiento de la extracción (%) y Granulometría (%).

Humedad

En el Cuadro 1, se puede observar, mediante

la prueba de discriminación de promedios de Duncan, que las tres marcas difieren significativamente (p<0,05) en humedad, siendo la marca A la de mayor contenido de humedad, seguida de la marca C y la de menor contenido de humedad la marca B.

La norma COVENIN 46 (1994) y la norma NTC 3534 (1998) establecen como requisito para el café molido un máximo de humedad de 5% (p/p), por lo cual se puede indicar que todas las marcas analizadas cumplen con la reglamentación establecida, ya que el máximo contenido de humedad obtenido en este estudio fue de 2,72%. La importancia del contenido de humedad en el café tostado y molido radica en lo mencionado por Castaño y Torres (1999) en que valores más altos de



lo tolerado pueden acelerar el deterioro del producto, estimulando el desarrollo de microorganismos como los hongos; además del deterioro de los lípidos presentes.

Un contenido de humedad similar a los

encontrados en este estudio fue reportado por Castaño y Torres (1999), encontrando valores de humedad de 2,75%. Por otro lado, en otras investigaciones, otros autores han encontrado un menor contenido de humedad, en muestras de café tostado y molido, a los encontrados en este estudio; así se tiene que Franca et al. (2005) encontraron una humedad de 1,5%; Ramos y Castaño (2000) reportaron una humedad de 1,20%, mientras que Riaño y Jaramillo (2000) reportaron en su estudio valores de humedad de 1,12%, mientras que Castaño et al. (2000) mencionan contenidos de humedad aún más bajos de 0,66%.

Cenizas De acuerdo a la prueba de discriminación de

promedios de Duncan (Cuadro 1), las marcas B y C no difieren en el contenido de cenizas, teniendo ambas menores contenidos de cenizas que la marca A.

La norma COVENIN 46 (1994) establece

como requisito para el café molido un máximo de cenizas de 5% (p/p), por lo cual se puede establecer que todas las marcas analizadas cumplen con el requisito exigido, ya que el máximo contenido de cenizas obtenido fue de 4,14%. Resultados similares fueron reportados por Franca et al. (2005) quienes encontraron contenidos de cenizas en café tostado de 3,90 a 4,40%.

Bee et al. (2005) mencionan que el contenido

de cenizas en café verde de la especie C. arabica está

en un rango de 3,6 a 4,5% y en la especie C. canephora de 3,6 a 4,8% y según Bonnlander et al. (2005) los cambios que suceden durante el proceso de tostado no son significativos; por lo tanto, es posible que un alto contenido de cenizas en el café molido es un indicativo de adulteración, al añadirle cierta variedad de cereales para aumentar el rendimiento en peso del café, de allí que la Comisión Venezolana de Normas Industriales regule su contenido.

Color instrumental En cuanto al color instrumental, mediante la

prueba de discriminación de promedios de Duncan (Cuadro 1), se determinó que las marcas C y B no difieren en el parámetro L, siendo ambas más oscuras que la marca A, ya que el valor cero en la escala de la coordenada L indica negro y el valor 100 indica blanco, por lo tanto se puede inferir que en el proceso de elaboración de las marcas B y C, se aplican parámetros de tiempos y/o temperaturas mayores durante la etapa de tostado.

La norma NTC 3534 (1998) establece como

requisito el grado de tostado en función del parámetro L, como se señala en el Cuadro 2.

En función de esta clasificación, y aunque entre las marcas B y C haya diferencia significativa

Cuadro 1. Valores medios de los parámetros físicoquímicos de tres marcas de café tostado y molido comercializadas en

Venezuela. Marcas comerciales de café Variables A B C Humedad (%) 2,72 ± 0,19 † a ‡ 2,44 ± 0,13 b 2,54 ± 0,16 c Cenizas (%) 4,14 ± 0,08 a 3,78 ± 0,23 b 3,90 ± 0,28 b Color instrumental (L) 20,50 ± 0,38 a 20,15 ± 0,40 b 20,05 ± 0,46 b Sólidos solubles (%) 1,33 ± 0,06 b 1,44 ± 0,15 b 1,48 ± 0,18 b Rendimiento de la extracción (%) 17,96 ± 0,57 a 19,56 ± 1,34 b 20,17 ± 1,65 b Granulometría (% de retención tamiz 0,55mm) 22,30 ± 1,30 a 21,63 ± 3,40 b 20,19 ± 2,86 c Granulometría (% de retención tamiz 0,25 mm) 71,52 ± 1,06 a 70,15 ± 1,70 b 70,00 ± 1,15 b † Media aritmética ± desviación estándar de 18 mediciones ‡ Letras iguales denotan que no existen diferencias significativas (p > 0,05)

Cuadro 2. Clasificación del grado de tostado del café

tostado y molido.

Grado de tostado Valor (L) Claro 21,5 - 24,5 Medio 18,5 - 21,4 Oscuro 15,5 - 18,4 Severo 12,5 - 15,4



en el parámetro L con respecto a la marca A, siendo ésta última la marca de café molido más clara, las tres marcas poseen un grado de tostado medio, ya que se encuentran en el rango del parámetro L entre 18,5 y 21,4. Los valores del parámetro L obtenidos en este estudio son más altos que lo reportados por Riaño y Jaramillo (2000), los cuales encontraron un valor de 18,58; sin embargo, entra igualmente en la clasificación de grado de tostado medio; Castaño et al. (2004) reportan valores promedios de 23,04, entrando en la clasificación de grado de tostado claro, mientras que Yela et al. (1999) reportan valores más bajos (17,922) entrando en la clasificación de grado de tostado oscuro. Las diversas clasificaciones del grado de tostado van a depender del segmento de mercado a quien vaya dirigido el producto, ya que el color no solo influencia la aceptación visual del consumidor por el café, sino que como menciona Cuellar y Castaño (2001) el grado de tostado tiene influencia en otras características como el contenido de sólidos solubles y la acidez en el café tostado y molido.

Sólidos solubles

En relación al contenido de sólidos solubles, mediante la prueba de discriminación de promedios de Duncan (Cuadro 1), se estableció que las marcas B y C no difieren en el contenido de sólidos solubles, siendo ambas las de mayor contenido de sólidos solubles en comparación con la marca A.

En cuanto a las diferencias en la

concentración de sólidos solubles encontradas en esta investigación, Bee et al. (2005) mencionan que la proporción o cantidad de sólidos extraídos dependen de la materia prima y son directamente proporcionales al rendimiento del café en la bebida. Por otro lado, Petraco (2005) menciona que mientras mayor sea el grado de tostado hay mayor producción de la fracción soluble. Sivetz (1963) citado por Veira et al., (2005) indica que la fracción de sólidos solubles varía según el tipo de café y según el grado de tostado, tostados oscuros aumentan los sólidos solubles debido a la resolubilización de celulosa, carbohidratos y a las desnaturalización de las proteínas.

En el presente estudio, las marcas B y C poseen un mayor grado de tostado (parámetro L) y mayor es su contenido de sólidos solubles, siendo los

resultados obtenidos similares a los reportados por Castaño et al. (2000) y, Cuellar y Castaño (2001).

Peláez y Moreno (1995) reportan una

denominación de la concentración de la infusión de café en función del contenido de sólidos solubles, la cual se describe en el Cuadro 3, en donde se observa que según esta clasificación, la infusión o bebida de café obtenidas de las marcas B y C tiene una denominación de oscura y la infusión de café obtenida de la marca A tiene una denominación de media.

Medina y Riaño (2006) mencionan que el

contenido de sólidos solubles puede ser diferente dependiendo del tipo de extracción realizado; estos autores obtuvieron concentraciones diferentes de sólidos solubles al emplear diversos métodos (cafetera expreso, cafeteras por goteo de diferentes marcas y el método de la A. O. A. C., 1985) para la obtención del extracto, encontrando valores entre 0,91 y 1,39%, siendo con el método de la A. O. A. C. (1985) con que se obtuvo mayor concentración.

Medina y Riaño (2006) recomiendan no

emplear cafeteras para la obtención de la bebida del café, ya que proporcionan diferentes concentraciones de sólidos solubles, generando diversas calidades de la bebida.

Rendimiento de la extracción de la infusión

Los promedios de rendimiento de la extracción de la infusión (Cuadro 1), según la prueba de discriminación de Duncan, en las marcas B y C no difieren significativamente, siendo ambas las de mayor rendimiento en la extracción de la infusión en comparación con la marca A.

Según Castaño y Torres (1999) el rendimiento de la extracción mide cuanto queda

Cuadro 3. Denominación de la concentración de la

infusión de café. Denominación Contenido de sólidos solubles (%) Aguada Menor a 1,00 Clara 1,00-1,15 Media 1,16-1,35 Oscura 1,36-1,50 Fuerte 1,51-2,00 Espresso Mayor a 2,00



realmente en la bebida del peso del producto usado para efectuar la preparación. Estos autores mencionan que el Coffe Brewing Center de Nueva York realizó estudios que contribuyen a obtener los rangos de extracción óptimos del café como bebida, demostrando que entre el 18 y el 22% de la extracción se obtienen los mejores sabores y aromas. Peláez y Moreno (1995) reportan que infusiones por debajo del rango no interfieren en la calidad, sino que se trata de poco sabor con relación a la cantidad de café, y por encima del rango si significa una mala calidad, caracterizado por un sabor amargo y áspero desagradable.

Comparando los resultados obtenidos en este

estudio con el rango óptimo mencionado anteriormente, se puede apreciar que las marcas B y C se encuentran dentro del rendimiento óptimo, mientras que la marca A está por debajo del rango pero muy cercano a él. Algunos autores han reportado diferentes rendimientos de extracción; así se tiene que Castaño y Torres (1999) encontraron un 18,9% de rendimiento clasificándolo como apropiado al ubicarse dentro del rango óptimo, por otro lado, Cuellar y Castaño (2001) encontraron un rendimiento de 16,37%, en café molido elaborado con una materia prima con alto contenido de defectos. Medina y Riaño (2006) mencionan que la obtención de una bebida de café de buena calidad incluye múltiples variables como calidad del café verde, el método de tostado, la temperatura del agua de preparación, la relación agua-café y el tiempo de extracción. Los últimos tres factores fueron controlados en el estudio, siendo los mismos para las tres marcas estudiadas; sin embargo, los dos primeros factores, calidad del café verde y el método de tostado, se desconocen en esta investigación.

Por lo tanto es importante acotar que el hecho

de que un café molido posea un rendimiento de extracción dentro del rango óptimo, no indica implícitamente que el café tenga el óptimo sensorial, ya que un café elaborado con una proporción no tan elevada de granos verdes defectuosos, puede ubicarse en el rango óptimo de rendimiento, pero no proporcionar unas características sensoriales adecuadas.

En otro orden de ideas, al comparar los contenidos de sólidos solubles con los rendimientos

de extracción obtenidos, se puede observar que a mayor contenido de sólidos solubles (marcas B y C) mayor es el rendimiento en la extracción, ya que con la misma relación agua-café se obtiene mayor peso en la bebida; resultados similares a este estudio fueron encontrados por Castaño y Quintero (2001).

Granulometría

En cuanto a la granulometría, mediante la prueba de discriminación de promedios de Duncan, se determinó que las tres marcas difieren significativamente (tamiz 0,55mm), siendo la marca C la que posee menor granulometría (menor % de retención), seguida de la marca B y la de mayor granulometría la marca A (mayor % de retención). En cuanto al porcentaje de retención (tamiz 0,25mm) se puede observar que las marcas C y B no difieren significativamente en el porcentaje de retención, siendo ambas las que poseen menor granulometría y la de mayor granulometría la marca A, para el diámetro de tamiz empleado.

Al comparar los resultados obtenidos de la

granulometría empleando los dos diámetros de tamiz, se puede inferir que el diámetro promedio de las partículas de café de las tres marcas es mayor a 0,25mm y menor de 0,5mm; sin embargo, hay aproximadamente entre un 28 y un 30% de partículas de menor diámetro, ya que pasaron por el tamiz de 0,25mm y aproximadamente entre un 20 y 22% de partículas de café de mayor diámetro, ya que quedaron retenidos en el tamiz de 0,5mm.

Las marcas de café analizadas poseen una

gran diversidad de tamaños de partículas, lo cual según Castaño y Torres (1999) para que una molienda sea adecuada debe tener una dispersión alrededor del tamaño de partícula deseado; es decir, poca cantidad de partículas finas y gruesas, lo cual garantiza una eficiente extracción, según el método de preparación de la bebida deseado

Según Rothfos (1986) en la preparación del

café se busca extraer los componentes de un lecho granular de café por acción del agua caliente en un tiempo de fluido de contacto; por lo tanto, mientras mayor sea el tamaño de las partículas, menor es el área de contacto entre el agua y el café, y la bebida producida puede resultar clara o subextraída, de igual forma partículas muy finas presentan una mayor área de contacto y la bebida puede resultar oscura o sobreextraída.



Así mismo, Guevara y Castaño (2004) mencionan que en la preparación de una bebida de café de buenas características, el grado de molienda o tamaño de la partícula es un factor que ejerce una marcada influencia, puesto que debe estar acorde con el tipo de extracción que va a utilizarse, con el fin que los compuestos solubles sean extraídos en la proporción adecuada.

Por tal motivo, Peláez y Moreno (1995)

recomiendan en función del diámetro medio, el tipo de preparación para la cual debe estar destinado el café, según la clasificación de la molienda (granulometría) expuesta en la norma NTC 3534 (1998) (Cuadro 4).

Se puede observar, en general, que la granulometría promedio de las tres marcas está dentro de la clasificación de molienda fina, según la norma NTC 3534, la cual es acorde para el tipo de café (“espresso”) de las marcas estudiadas.

Por otra parte, Castaño et al. (2000) y Cuellar

y Castaño (2001) encontraron que a menor grado de molienda el contenido de sólidos solubles y el rendimiento fueron mayores; sin embargo, en la presente investigación esta relación no fue clara; ciertamente la marca A fue la que presentó mayor granulometría y menor contenido de sólidos solubles y menor rendimiento, mientras que las marca C y B que presentaron por igual mayor contenido de sólidos

solubles y mayor rendimiento, difieren en su granulometría, ya que la marca C fue la de menor granulometría. Por lo tanto, la variable calidad de la materia prima empleada (café verde) juega un papel importante en la proporción de sólidos solubles encontrados, como fue mencionado anteriormente.

Estos resultados posiblemente se deban a la

variabilidad presentada en la determinación de la granulometría, y como se puede observar en el Cuadro 1 la mayor variabilidad (representada por la desviación estándar) la presentó la marca B, al respecto Guevara y Castaño (2005) mencionan que el método de tamizado puede presentar una alta variabilidad en los resultados de granulometría, debido a la adherencia y obstrucción que se puede presentar en el tamiz generado por los aceites presentes en el café tostado y molido que se impregnan en los tamices formando una película que obstruye el tamiz. Determinación de la aceptabilidad general de tres marcas comerciales de café molido

El perfil de los consumidores para la evaluación de la aceptabilidad global de las marcas estudiadas fue el siguiente: 43,3% sexo masculino y 56,7% femenino; frecuencia de consumo de un 56,7% entre 1 y 2 tazas diarias, 20% entre 3 y 4 tazas, 13,3% entre más de 6 tazas diarias y 10% entre 5 y 6 tazas diarias, y la edad con mayor predominancia (63,3%) fue en edades comprendidas entre 25 y 34 años.

Al emplear el análisis de varianza con un

diseño en bloques completos aleatorios para la evaluación de la aceptabilidad global de tres marcas comerciales de café molido, se evidenció que existió diferencias significativas (p≤0,05), por lo tanto el Cuadro 5 muestra la prueba de discriminación de promedios de Duncan, la cual indica que las tres marcas agradaron globalmente, siendo las marcas B y C las que más agradaron, ubicándose en la escala hedónica en la categoría de me “agrada moderadamente” y la marca A se ubica en la categoría de me “agrada ligeramente”.

Cuadro 5. Valores medios de la aceptabilidad general de tres marcas de café molido comercializadas en Venezuela.

Caracteres

Marcas comerciales de café A B C

Aceptabilidad general * 5,9 ± 1,6 a 7,1 ± 1,2 b 7,0 ± 1,2 b Rechazo (%) 20,0 0,0 0,0 * Media aritmética de 30 evaluaciones (1 desagrada extremadamente, 9 agrada extremadamente).

Cuadro 4. Clasificación de la molienda del café tostado y

molido. Clasificación de molienda * Métodos recomendados

de preparación** Molienda Diámetro medio (mm) †

Gruesa 0,701-0,900 Ollas, pistón, percolador

Media 0,501-0,700 Colador de tela, filtros de papel, greca, goteo

Fina 0,305-0,500 Espresso † En la norma NTC aparece expresado en µm. * NTC 3534 (1998) y ** Peláez y Moreno (1995)



Se puede observar que la marca A fue la que obtuvo menor contenido de sólidos solubles y por consiguiente menor rendimiento, por lo que la bebida obtenida posiblemente poseía menor intensidad en el sabor del café; sin embargo, no se vio afectada negativamente, ya que no entró en las categorías de desagrado; no obstante, agradó menos que las otras dos marcas y presentó mayor variabilidad en su evaluación, es decir, un 20% de los consumidores ubicaron la marca A en la parte negativa de la escala (desagrado), resultados que no se presentaron con las otras dos marcas. El consumidor al adquirir la marca A, tendrá que emplear mayor cantidad de café molido para obtener una bebida con un sabor más intenso.

Estos resultados demuestran que aunque los

parámetros físicoquímicos estén dentro de los rangos óptimos o establecidos, no implica la aceptación por parte del consumidor, ya que siendo unas marcas ya posicionadas en el mercado venezolano presentaron valores bajos de aceptación, en donde la variable preparación de la bebida, prácticamente, no tuvo influencia, ya que fue preparado como normalmente lo consumen las personas que llevaron a cabo la evaluación.

CONCLUSIONES

El contenido de humedad para las marcas A, B y C

se encontró dentro de lo exigido en las respectivas normas regulatorias, con valores de 2,72; 2,44 y 2,54%, respectivamente.

El contenido de cenizas para las marcas A, B y C

se encontraron dentro de lo exigido en las respectivas normas regulatorias, con valores de 4,14; 3,78 y 3,90%, respectivamente.

El parámetro de color L permitió clasificar a todas

las marcas en grado de tostado medio, presentando la marca A un valor de 20,50; la marca B de 20,15 y por último la marca C con un valor de 20,05.

El contenido de sólidos solubles permitió clasificar

a la marca A con una concentración media de la infusión (1,33%), y las B y C con una concentración oscura de la infusión (1,44 y 1,48%, respectivamente).

En cuanto al rendimiento de la extracción de la

bebida, las marcas B (19,56%) y C (20,17%) se ubicaron dentro del rango óptimo (18-22%) y la marca A (17,96%) por debajo del valor inferior del rango.

La granulometría (% de retención) para el tamiz de 0,5mm y 0,25mm permitió clasificar a todas las marcas en granulometría fina, aunque presentando una alta dispersión de los tamaños de las partículas.

Con respecto a la aceptabilidad sensorial, la marca

A agradó ligeramente, mientras que las marcas B y C agradaron moderadamente. La marca A fue la única en que un 20% de los consumidores la ubicaron en la parte negativa de la escala (desagrado).

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Efecto del tostado sobre las propiedades físicas, fisicoquímicas, composición proximal y perfil de ácidos grasos de la manteca de granos de cacao del estado Miranda, Venezuela

Effect of roasting process on physical and physicochemical properties, proximate composition and fatty acid

profile of the cocoa bean from Miranda state, Venezuela

Mary Del Carmen LARES AMAÍZ 1 , Rafael GUTIÉRREZ 2, Elevina PÉREZ 2 y Clímaco ÁLVAREZ 3

1Escuela de Nutrición y Dietética. Facultad de Medicina, Universidad Central de Venezuela; 2Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos. Facultad de Ciencias. Universidad Central de Venezuela. Caracas, Venezuela y 3Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Calle El Placer, Caucagua, estado

Miranda, Venezuela. E-mails: [email protected], [email protected] y [email protected] Autor para correspondencia



RESUMEN La calidad del cacao y su manteca es producto de los procesos involucrados en el tratamiento poscosecha del mismo. Estos procesos en Venezuela, varían notablemente de una región a otra, por lo que no es difícil inferir que esta variabilidad altere los componentes que definen la calidad del producto. Es así, que podemos asumir que el proceso de tostado podría provocar variación en el peso, porcentaje de testa del grano y perfil de ácidos graso de la manteca. El presente estudio tuvo como finalidad: 1) evaluar el efecto de la fermentación, secado y tostado sobre las propiedades físicas, composición proximal y 2) evaluar el efecto del tostado sobre el perfil de ácidos grasos de la manteca del cacao proveniente de la zona de Barlovento, estado Miranda. Al comparar las propiedades físicas, fisicoquímicas y la composición proximal en las muestras; solo se observó diferencias significativas (p ≤ 0,05) en el contenido de humedad y grasa cruda por efecto del tostado. El rendimiento obtenido en la extracción de la manteca (método de extracción por prensa) varió de 30,67 a 32,00% por efecto del tostado. A excepción del ácido palmitoleico, no se observaron diferencias significativas (p ≤ 0,05) en el perfil de ácidos grasos por efecto del tratamiento de tostado. Palabras clave: Cacao, calidad, perfil ácidos grasos, análisis proximal

ABSTRACT The quality of the cocoa and its butter is the product of the postharvest processes. This process varies from one region to another in Venezuela, so it is not difficult to infer that this variability would alter the components that define the quality of the product. Indeed, it could be assumed, that the roasting process leads to variation in weight, percentage of peel of the grain and also in the fatty acid profile of butter. The goals of this study were: 1) to evaluate the effect of the roasting process on the physical and physicochemical attribute and proximate composition of the cocoa bean from Barlovento region of the Miranda state, and 2) To evaluate the fatty acid profile of the butter extracted from the cocoa bean. When comparing the proximate composition the physical properties, physicochemical and proximal composition only the moisture and crude fat contents are showing significant statistical differences (p ≤ 0.05) by effect of the roasting. The yield obtained in the cocoa butter (by the press extraction) was augmented from 30.67 to 32.00% by the roasting process. With exception of the palmitoleic acid, there were not significant differences in the fatty acid profile by effect of the treatment of toasted. Key words: Cacao, quality, fatty acids profile, proximate composition

INTRODUCCIÓN

Los mayas señalaron al cacao como un regalo

de los dioses, el gran valor que ellos le daban al fruto del cacao se ve reflejado en sus numerosas piezas artísticas (Ortemberg, 2004). En la actualidad se ha corroborado la antigua reputación del cacao como un

alimento saludable (Dillinger, 2000; Osawa 2001; Watanabe, 2002; Trii, 2002; Buijsse 2006; Flammer 2007; Addai, 2009; Lippi, 2009; Ooshima 2000; Ferrazzano 2009).

Las almendras del cacao consisten

principalmente de manteca (46-56%, p/p) (Watanabe,

http://www.venezuelasite.com/portal/Detalles/11420.html

Lares Amaíz et al. Efecto del tostado sobre la manteca de granos de cacao del estado Miranda, Venezuela


2002; Pérez, 2002; Álvarez, 2007; Guzmán, 2007; Rodríguez, 2009; Álvarez, 2012), esta manteca por su óptima calidad es muy usada en alimentos, cosméticos y productos farmacéuticos, debido a sus propiedades, entre ellas su punto de fusión. Generalmente, se obtiene por los procesos de prensado y extracción con solventes orgánicos. Los ácidos grasos predominantes en la manteca de cacao son saturados (esteárico; 18: 0; 35% y palmítico; 16: 0; 25%) y monoinsaturados (oleico; 18: 1; 35%), con la grasa restante, siendo compuesta principalmente por el ácido linoleico (3%) (Watanabe, 2002).

Se han encontrado diferencias en los atributos

físicos y en la composición química, tanto de la almendra, como de la manteca por efecto de la hibridización en los genotipos estudiados; así como también al medio ambiente donde se desarrolló el árbol de cacao y beneficio poscosecha (Marcano, 2009; Alvarado, 1983; Wrigth 1982; Packiyasothy 1981).

La calidad del cacao y su manteca es

producto de los procesos involucrados en el tratamiento poscosecha del mismo (Rodríguez, 2009; Lares, 2006, 2007; Guzmán, 2007; Álvarez, 2007; DeBrito, 2000; Liendo, 1997; Jinap y Thien, 1994). Estos procesos en Venezuela, varían notablemente de una región a otra, por lo que no es difícil inferir soportados en la literatura revisada que esta variabilidad altere los componentes que definen la calidad del producto. Es así, que se puede asumir, por ejemplo, que el proceso de tostado podría provocar variación en el peso, porcentaje de testa del grano y perfil de ácidos graso de la manteca. Debido a que hay muy poca información reportada en relación a la variación de atributos de los granos del cacao y del perfil graso de su manteca por efecto de esta variación en los procesos, el objetivo fue evaluar el efecto del tostado sobre los atributos físicos, fisicoquímicos, composición proximal y el perfil de ácidos grasos de la manteca de cacao procesada en la región de Barlovento, Venezuela a fin de establecer un perfil de calidad en función al proceso de tostado.


Materia prima Las muestras de mezclas hibridas de almendras de cacao se recolectaron en la época de julio de 2008, en la hacienda Mis Poemas, ubicada en la región noreste Costera, Parroquia San José de

Barlovento, Municipio Andrés Bello, del estado Miranda, Venezuela.

El muestreo de las almendras fermentadas y secas fue realizado en el patio de secado de la Hacienda Mis Poemas, en el último día del proceso (sexto día). Las muestras se tomaron según diseño aleatorio y estratificado descrito por Proctor y Meullnet (1998). Para lo cual se dividió aleatoria y esquemáticamente el patio de secado de la hacienda en 25 secciones. En cada una de las secciones se recolectaron muestras simples de 400 g cada una. A partir de las 25 porciones de muestras simples recolectadas, se elaboró una muestra compuesta representativa de toda la población de 10 kg (25 secciones x 400 g). La muestra compuesta (10 kg) se dividió en dos lotes de 5 kg cada uno. El primer lote se sub-dividió en dos muestras de 2,5 kg cada una: de los cuales se usaron 2,5 kg para los análisis físicos, físico-químicos y composición proximal de las almendras y 2,5 kg para la extracción de la manteca por prensado, sin el proceso de tostado.

El segundo lote o los 5 kg restantes de la muestra compuesta se tostaron como se indicará posteriormente. Una vez tostada la muestra se sub-dividió en dos porciones de 2,5 kg cada uno. De la misma manera como se describió anteriormente 2,5 kg se utilizaron para los análisis físicos, físico-químicos y composición proximal. Los restantes 2,5 kg se destinaron a la extracción de manteca por el método de prensado.

Las muestras se codificaron como sigue: Granos fermentados y secados al sol (GFS),

granos fermentados secados al sol y tostados (GSFT), manteca de granos fermentados y secados al sol (MGFS) y manteca de granos fermentados secados al sol y tostados (MGFST). Granos fermentados y secados al sol.

La hacienda Mis Poemas posee su propia

práctica de secado, usando generalmente patios de cemento para este proceso, el cual es característico de la zona. El secado fue realizado lentamente a partir del primer y el tercer día, con una exposición al sol de 4 a 6 horas, dispuestas en capas de 5-8 cm de espesor sobre la superficie del suelo. A partir del cuarto y hasta el sexto día de secado, la masa de granos se dispuso a una exposición directa al sol durante todo el día. En cada intervalo, las muestras de almendras de



cacao fermentadas y secadas fueron recogidas y almacenadas adecuadamente para evitar cambios durante la noche. Al final del periodo de secado se obtuvieron las muestras codificadas como GFS. Luego del secado las muestras GFS fueron descascarilladas y trituradas en un polvo fino o licor para ser pasado por un tamizado y obtener una granulometría de 60 mesh, luego se procedió al prensado para obtener la manteca MGFS. Granos fermentados, secados al sol y tostados

El tostado se realizó bajo las condiciones usadas en la hacienda Mis Poemas, en una tostadora, tipo estufa de fabricación artesanal partiendo de una temperatura de 50 °C hasta llegar a 120 °C por un tiempo de 20 minutos. Para luego disminuir la temperatura a 80 °C manteniendo la muestra a esta temperatura por 4 horas, obteniéndose la muestra codificada como GFST. Luego del tostado las muestras GFST fueron descascarilladas y trituradas en un polvo fino o licor de cacao para ser pasado por un tamizado para lograr una muestra con una granulometría de 60 mesh. Este licor se prensó para obtener la manteca MGFST. Preparación de la muestra para análisis

Las muestras codificadas como GFS y GFST, se pesaron con cáscara, se descascararon manualmente y se pesaron sin cáscara para calcular el peso y porcentaje de testa. Posteriormente, para los análisis químicos, fisicoquímicos y composición proximal se pulverizaron hasta una granulometría de 60 mesh. Los parámetros de tipificación en relación a largo, ancho y espesor se realizaron siguiendo las metodologías descritas por Stevenson et al., (1993).

El contenido de humedad (N° 995.16), cenizas (N° 972.15), proteína cruda (N° 970.22; %N x 6,25) y grasa cruda (N° 963.15), se determinaron de

acuerdo a los métodos descritos por el A.O.A.C (2011). La acidez por la Norma COVENIN 325 (1996), pH por la norma COVENIN 1315 (1979). Los ácidos grasos (AG) se extrajeron siguiendo el método descrito por Folch (1957). La composición de AG fue determinada por cromatografía gas/liquido después de la trans-esterificación de los AG con una mezcla metanol/tolueno/ácido sulfúrico en proporción 86:10:4 e incubados por 90 min a 80 °C (Lepage, 1986; norma COVENIN Nº 2281, 1985). El porcentaje de los metiléster de los AG se determinó después de su separación utilizando un cromatógrafo de gases Hewlett Packard, modelo 6890 Plus GC, versión A.03.07, con una columna capilar de 30 m x 0,32 mm de diámetro interno, 0,25 µm de película interna.

El análisis estadístico de los resultados de los

promedios de tres repeticiones (n=3) en base seca se realizó por un análisis de varianza de una vía a un nivel de probabilidad de p ≤ 0,05 (SPSS, 2004).


El Cuadro 1 resume los resultados de las

características físicas de los granos de cacao estudiados. En este cuadro se observa que el proceso de tostado no tuvo un efecto significativo sobre (p > 0,05) ninguno de los parámetros evaluados.

Stevenson et al., (1993) señalaron una

relación entre el peso promedio de la almendra de cacao fermentada y seca con su contenido de cáscara; los autores concluyeron que aquellas almendras cuyos pesos variaron entre 1,0 a 1,5 g tuvieron un menor contenido de cáscara o testa (entre 10,0 y 11,7%), aquellos granos con pesos comprendidos entre 0,5 y 1,0 g tuvieron un contenido de cáscara entre 12,0 y 13,8%. Los valores obtenidos en este trabajo no cumplen con esa relación, debido a que para ambos procesos las almendras, aunque presentaron, pesos

Cuadro 1. Efecto del tostado sobre las características físicas (dimensiones) de los granos de cacao (Theobroma cacao L.)

provenientes del estado Miranda, Venezuela. Proceso Variables † de tostado Peso CT (g) Peso ST (g) Largo (cm) Ancho (cm) Espesor (cm) Testa (%) GFS 1,32 ± 0,03 a 1,13 ± 0,02 a 2,36 ± 0,01 a 1,18 ± 0,30 a 1,23 ± 0,21 a 14,21 ± 2,93 a GFST 1,30 ± 0,04 a 1,13 ± 0,04 a 2,31 ± 0,05 a 1,06 ± 0,12 a 0,91 ± 0,04 a 13,33 ± 0,49 a Con Testa = CT; Sin Testa = ST; GFS: granos fermentados y secados al sol; GFST: granos fermentados, secados al sol y tostados. † Los resultados se expresan como el promedio ± la desviación estándar de 300 determinaciones. Letras distintas en la

misma columna indican diferencias significativas (p ≤ 0,05).



superiores a 1,0 g, su porcentaje de testa fue superior al estimado: 13,33 y 14,21% respectivamente. Atribuyéndose las diferencias encontradas en este trabajo a lo señalado por Stevenson et al., (1993), es decir, al origen de los cultivos y a los parámetros del proceso de beneficio usado; así como, a las variedades de cacao de la zona (Marcano, 2009; Rodríguez, 2009; Lares, 2006, 2007; Guzmán, 2007; Álvarez, 2007; DeBrito, 2000; Liendo, 1997; Jinap y Thien, 1994).

Para los fabricantes de productos derivados del cacao, el tamaño uniforme del grano es importante; debido a que afecta los porcentajes de testa, el contenido graso de las almendras y el tiempo de tostado. Por otro lado, el tostado de los granos a temperaturas mayores de 100 °C durante tiempos comprendidos entre 20 y 40 min, produce cierta migración de la manteca a la cáscara generando pérdidas de esta última al descartarse la cáscara, (Manual de Productos Básicos, 1991).

En este estudio se muestra que el promedio encontrado del peso del grano seco (valor que se conoce como índice de almendra) con o sin testa, fue mayor de 1 g, Ramos (1998) señaló como criterios de alta productividad los siguientes parámetros: > 100 frutos por planta, cotiledones 100% blancos, índice de almendra > 1,65 e índice de mazorca < 18. Según Ramos (2004), el peso de las almendras, espesor de la almendra, ancho de la almendra, color del cotiledón, índice de almendra y porcentaje de testa o cascarilla, constituyen los descriptores más importantes para la caracterización de las semillas.

En el Cuadro 1, también se muestra que el

peso osciló de 1,30 a 1,32 g en la almendra tostada con testa, y el porcentaje de testa de 14,21 a 13,33 %, resultados semejantes fueron reportados por Lares (2007) en Chuao y por Guzmán (2007) en Barlovento.

El porcentaje de testa es importante conocerlo, debido a que provee una relación de las pérdidas que deberá soportar el industrial cuando utilice los cotiledones para su procesamiento, lo cual se observa en los porcentajes de rendimiento de las muestras al ser procesadas.

En el Cuadro 2, se observa que sólo el

contenido de humedad y grasa cruda presentaron diferencias significativas (p ≤ 0,05) por efecto del proceso de tostado.

El contenido de humedad presentado por las

muestras está catalogado como seguro para el almacenamiento y transporte del producto (Manual de Productos Básicos 1991; Jinap 1994). Llegar a estos niveles de humedad (4,31 ± 0,06%) se logra con un apropiado secado, lo que detiene el proceso fermentativo al eliminar la disponibilidad de agua en el grano. El contenido de humedad disminuyó en un 37% por efecto del tostado como era lo esperado.

En el Cuadro 2 no se observaron diferencias

estadísticamente significativas (p > 0,05) para el contenido de proteína cruda. De Brito (2000) reportó una reducción del 32% en el contenido de aminoácidos libres, al comparar los procesos de secado y tostado. Señalando el autor que aunque el contenido de aminoácidos libres disminuyó; el contenido de proteína, se mantuvo casi constante, argumentando que la reducción se debe a la reacción de Maillard que se da durante el tostado y consume estos aminoácidos libres.

Con relación al contenido de grasa cruda, éste

osciló entre 45,42 a 46,27%. El contenido de grasa obtenido en la almendras sometidas a los dos procesos en este estudio (Cuadro 2) difiere de lo obtenido en otros estudios (Álvarez, 2012, 2007; Lares, 2006, 2007; Guzmán, 2007; Liendo 1997).

Cuadro 2. Efecto del tostado sobre la composición proximal † (g/100 g muestra, expresado en base seca), pH y la acidez

total titulable de los granos de cacao (Theobroma cacao L.) provenientes del estado Miranda, Venezuela. Variables † Proceso de tostado

Humedad (%)

Proteína cruda (%)

Grasa cruda (%)

Ceniza (%)

Acidez (meq. de NaOH/g de muestra)

pH

GFS 4,31 ± 0,06 a 12,21 ± 0,35 a 46,27 ± 0,30 a 2,96 ± 0,05 a 1,22 ± 0,07 a 4,82 ± 0,03 a GFST 2,74 ± 0,15 b 12,12 ± 0,16 a 45,42 ± 0,30 b 3,06 ± 0,04 a 1,13 ± 0,04 a 4,68 ± 0,06 a GFS: granos fermentados y secados al sol; GFST: granos fermentados, secados al sol y tostados. † Los resultados se expresan como el promedio ± la desviación estándar de tres determinaciones. Letras distintas en la

misma columna indican diferencias significativas (p ≤ 0,05). Todos los resultados, excepto la humedad, están expresados en base seca.



Los granos descascarados de diferentes orígenes tienen un rendimiento promedio en el porcentaje de grasa cruda que oscila entre 53 a 56 % dependiendo de la variedad (Manual de Productos Básicos, 1991; Pérez 2002; Álvarez 2007). Por su parte, Lares (2007) encontró que el contenido de grasa de granos de cacao fermentados, secados y tostados en la región de Chuao varió de 49,94 a 50,89%. Liendo (1997) reportó valores porcentuales de contenido de grasa en cultivares criollos que variaron de 46,08 ± 0,28% hasta 56,37 ± 0,05%. Los autores también concluyeron que factores genéticos y ambientales tiene influencia decisiva en el contenido de grasa. Los valores encontrados en este estudio muestran diferencia estadísticamente significativa (p ≤ 0,05) disminuyendo ligeramente de 46,27 a 45,42% por efecto del tostado. Se pueden atribuir estas diferencias a la elevada hibridización en los genotipos estudiados; así como también al medio ambiente donde se desarrolló el árbol de cacao (Liendo, 1997).

En el Cuadro 2, también se observa que el

contenido de cenizas en las muestras ensayadas no mostró diferencias estadísticamente significativas (p > 0,05) con un rango entre 3,06 y 2,96%.

Los valores de pH y acidez titulable

evaluados estuvieron comprendidos entre 4,68 a 4,82% y 1,13 a 1,22% respectivamente (Cuadro 2). No se observan variaciones ni en la acidez titulable, ni en el pH por efecto del tostado. Lares (2006; 2007) reportó similares resultados por efecto del proceso de secado al sol y el tostado a 150 °C por 30 min. Sin embargo Guzmán (2007) reportó diferencias en la acidez titulable en muestras provenientes de la misma zona. El autor atribuyó estas diferencias a la metodología poscosecha usada durante los procesos de secado y tostado, la cual contribuye a que la remoción de ácidos volátiles sea más o menos eficiente. Jinap y Thien (1994) atribuyeron la variación de la acidez al incremento del ácido butírico y a la disminución de los ácidos volátiles señalando que los ácidos málico, cítrico, succínico y láctico no varían durante el proceso de secado.

El rendimiento en manteca de cacao obtenido por el método de extracción por prensa varió de 30,67 (secado) a 32,00% (en el tostado) (datos no mostrados). Es interesante señalar que se encuentran mayores valores en el porcentaje de extracción con el proceso de secado y tostado que con el secado, lo cual es lógico, debido a que las muestras tostadas presentan menor porcentaje de humedad, lo que

facilita el proceso de extracción. Convencionalmente, la manteca de cacao se obtiene mediante presión mecánica de las semillas de cacao tostadas, descascaradas y trituradas.

En el Cuadro 3, se observa el perfil de ácidos

grasos de la manteca extraída por prensa de las almendras de cacao fermentadas y secas y de las fermentadas, secas y tostadas. El ácido esteárico (C18:0), el ácido oleico (C18:1) y el ácido palmítico (C16:0), son los ácidos grasos más representativos, en orden descendiente. El ácido palmítico (C16:0) y el esteárico (C18:0), son ácidos grasos saturados, que representan la mayor fracción de la grasa en la manteca, lo que corrobora su típica característica de textura.

Asimismo, se observa una menor

concentración de los ácidos linoleico (C18:2) y palmitoleico (C16:1) y este patrón se repite en los dos procesos poscosecha evaluados. A excepción del ácido palmitoleico, no se observaron diferencias estadísticamente significativas (p > 0,05) en el contenido de los ácidos grasos saturados por efecto del tostado, lo cual indica que este proceso no afectará notablemente la textura de la manteca.

En el Cuadro 3 se observa el porcentaje de los

Omega 3 (ω-3) y los Omega 6 (ω-6) que van de 0,24 a 0,26% y de 0,08 a 0,13% respectivamente, no observándose diferencias estadísticamente significativas (p > 0,05). Cuadro 3. Efecto del tostado sobre la composición de

ácidos grasos de la manteca extraída por prensa de los granos de cacao (Theobroma cacao L.) fermentados y secados.

Carácter MGFS MGFST C16:0* 26,85 ± 0,15 a 26,67 ± 0,12 a C16:1* 0,60 ± 0,13 a 0,83 ± 0,00 b C17:0* 0,20± 0,01 a 0,19 ± 0,01 a C18:0* 35,80± 0,03 a 35,78 ± 0,10 a C18:1* 32,24± 0,02 a 31,99 ± 0,02 a C18:2* 2,74 ± 0,01 a 2,78 ± 0,14 a C18:3n3 0,24± 0,02 a 0,26 ± 0,01 a C20:2 n6 0,08 ± 0,01 a 0,13 ± 0,00 a % Ácidos Saturados 62,91± 0,12 a 62,71 ± 0,22 a % Ácidos Insaturados 35,91± 0,08 a 36,10 ± 0,15 a MGFS: manteca de granos fermentados y secados al sol y MGFST: manteca de granos fermentados secados al sol y tostados. Letras distintas en la misma fila indican diferencias significativas (p ≤ 0,05).



Lares (2007) determinó el perfil de ácidos grasos de la manteca de almendras de cacao tomadas en dos procesos poscosecha (secado y tostado) provenientes de la región de Chuao, estado Aragua. Al comparar estos resultados con los obtenidos en este estudio, se observa la presencia de otros ácidos grasos en la manteca, sin embargo, se mantuvieron en la misma, los ácidos palmítico: 27,59 ± 0,13%, esteárico: 34,15 ± 2,28%, oleico: 31,86 ± 0,15% y linoleico: 2,53 ± 0,09% como mayores representantes del total de ácidos grasos; lo cual es característico de la manteca de cacao.

La composición de ácidos grasos saturados e

insaturados de la manteca extraída por prensa se registran en el Cuadro 3. Los niveles de ácidos grasos saturados oscilaron entre 62,71 a 62,91% y en los ácidos grasos insaturados entre 35,91 a 36,10%. Los porcentajes de ácidos grasos saturados e insaturados no presentaron diferencias estadísticamente significativas (p > 0,05) en función al efecto del tostado. Los niveles de los ácidos grasos insaturados fueron menores que los saturados, alrededor de un 50% menos, lo cual es característico de estas grasas (Sotelo, 1990).

CONCLUSIONES

No se encontraron diferencias significativas

(p > 0,05) en cuanto al tamaño de la testa de las almendras por efecto del proceso de tostado. Al comparar la composición proximal solo en el contenido de humedad y grasa se observó diferencias significativas (p ≤ 0,05) por efecto del tostado. El rendimiento obtenido por el método de extracción por prensa varió de 30,67 a 32,00%. No se observaron diferencias estadísticamente significativas (p > 0,05) en las propiedades físicas y fisicoquímicas.

Los ácidos grasos más representativos son el

esteárico, oleico y palmítico y en menor concentración se encuentran el ácido linoleico y palmitoleico. Los mayores representantes del perfil de ácidos grasos de la manteca de cacao fueron los ácidos grasos saturados, lo cual es característico de estas grasas. A excepción del ácido palmitoleico, no se observaron diferencias significativas (p > 0,05) en el contenido de ácidos grasos saturados y poli-insaturados de la manteca por efecto del tratamiento poscosecha.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen el financiamiento al

Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico

(CDCH) a través del Proyecto Individual PI 09-00-7035-2007 (I y II Etapa). A Amanda de García y Familia de la Hacienda Mis Poemas ubicada en el Sector Manatí, Parroquia San José de Barlovento, Municipio Andrés Bello, en el Estado Miranda, Venezuela por toda la colaboración prestada en esta investigación.

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Análisis proximal del cultivo de cebada maltera (Hordeum sativum Jess) del sur del estado de Hidalgo y su relación con la calidad de suelos

Proximate analysis of malting barley (Hordeum sativum Jess) crop of South of the Hidalgo State and its

relationship to soil quality

Judith PRIETO MÉNDEZ 1, Francisco PRIETO GARCÍA 2 , Alma Delia ROMÁN GUTIÉRREZ 2 y Otilo Arturo ACEVEDO SANDOVAL1

1Instituto de Ciencias Agropecuarias. Rancho Universitario, Avenida Universidad Km 1, ex-Hacienda de

Aquetzalpa, AP 32, C.P. 43600, Tulancingo y 2Área Académica de Químicas. Universidad Autónoma del estado de Hidalgo. Carretera Pachuca-Tulancingo Km 4,5. C. P. 42076. Hidalgo. México.

E-mails: [email protected] y [email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

Alteraciones físicas y químicas del suelo pueden afectar la producción de cultivos a través de su influencia en la distribución de materia orgánica, actividad microbiana, dinámica de nutrientes, agregación y porosidad. Evaluar la calidad del cultivo de cebada maltera en los municipios de Apan, Almoloya y Emiliano Zapata ha permitido valorar cuáles de sus constituyentes presentan algún contenido relevante que afecte negativa o positivamente la calidad del producto. Los resultados obtenidos, y criterios de caracterizaciones de suelos, han permitido llegar a conclusiones acerca de cuáles factores están afectando la calidad maltera y el incremento de los niveles de rechazo de estos productos. El objetivo del trabajo fue evaluar la calidad y la presencia de elementos metálicos como sodio, potasio, calcio, magnesio, níquel y plomo que pueden estar presentes en los suelos de cultivo en los municipios de Apan, Almoloya y Emiliano Zapata, Estado de Hidalgo. Así mismo realizar una evaluación del cultivo de cebada maltera evaluando y caracterizando el cultivo por órganos, al momento de la cosecha y correlacionar causas generales y/o medio ambientales que propician reducción en los rendimientos e incremento de rechazo de la producción por incumplimiento de la calidad maltera. El sistema de monocultivo por más de 40 años en estos municipios ha modificado significativamente las texturas de los suelos, produciendo en consecuencia, bajos valores de materia orgánica (5,10-7,10 %) y baja capacidad de retención de agua (baja humedad en suelos) e intercambio catiónico (2,94-6,82 cmol/kg). En los cultivos se apreciaron elevados contenidos de materias minerales (1,27-3,41 % como cenizas), asociado a aplicaciones de fertilizantes y prácticas de encalado. Los contenidos de nitrógeno proteico (9,66-12,02 %), a pesar de presentar valores idóneos para granos de cebada calidad maltera, son el resultado de aplicaciones de fertilizantes en los inicios de la etapa vegetativa, por cuanto los contenidos en suelos resultan muy bajos, como consecuencia de las características franco arenosas de estos suelos. Los niveles de potasio son despreciables en todos los órganos del cultivo como también en los suelos (0,04-1,66 mg/Kg). Este déficit de potasio provoca disminución en la calidad maltera y una disminución de las variedades cultivadas a la resistencia al encamado. Palabras clave: cultivo de cebada, calidad de suelos, metales, monocultivo

ABSTRACT

Physical and chemical changes of soil can affect crop production through its influence on the distribution of organic matter, microbial activity, nutrient dynamics, aggregation and porosity. Evaluate the quality of malting barley crop in the municipalities of Apan, Almoloya and Emiliano Zapata has allowed assessing which of its constituents have some relevant content that affect product quality. The results obtained, and criteria for characterization of soils, have led to conclusions about what factors are affecting malting quality and increased levels of rejection of these products. The objective was to evaluate the quality and the presence of metallic elements such as sodium, potassium, calcium, magnesium, nickel and lead may be present in agricultural soils in the municipalities of Apan, Almoloya and Emiliano Zapata, Hidalgo. Also an evaluation of malting barley crop evaluating and characterizing the culture of organs at harvest time and correlate general causes and / or environmental conducive to reduced yields and increased rejection for non-production quality malting. The monoculture system for over 40 years in these municipalities have significantly changed the texture of the soil, consequently, low levels of organic matter (5.10-7.10%), nitrogen and low water holding capacity (low soil moisture in) and cation exchange (2.94-6.82 cmol/kg). In the cultures were observed high content of minerals (1.27-3.41% as ash) associated

Prieto Méndez et al. Análisis proximal de cebada maltera del estado de Hidalgo y su relación con la calidad de suelos


with fertilizer applications and liming practices. The protein nitrogen content (9.66-12.02%), despite having values suitable for malting quality barley are the result of fertilizer applications in the early vegetative stage, because the contents in soils are very low, due to the characteristics ex-sandy soils. Potassium levels are negligible in all organs of the crop as well as soils (0.04-1.66 mg/kg). This deficiency of potassium causes decrease in malting quality and reduced crop varieties for resistance to lodging. Key words: culture of barley, quality of soils, metals, monoculture.

INTRODUCCIÓN

La caracterización de los suelos es de suma importancia para conocer la calidad de los mismos. El cultivo de cebada se ve favorecido en suelos fértiles, no le favorecen los terrenos demasiado arcillosos y tolera bien el exceso de salinidad en el suelo (Isla, 2004).

La cebada cervecera crece bien en tierras francas, que no sean pobres en materia orgánica, pero que el contenido de potasio y calcio sea más o menos elevado; la cebada es el cereal de mayor tolerancia a la salinidad, estimándose que puede soportar niveles de hasta 8 mmhos/cm, sin que sea afectado el rendimiento (López et al., 2005). Para la producción de cebada maltera se requieren por lo general suelos calizos o calcáreos los cuales le son favorables para su desarrollo; los suelos con un contenido de nitrógeno excesivo le son desfavorables ya que inducen el encamado e incrementan el porcentaje de nitrógeno en el grano a niveles inapropiados.

La distinción entre la cebada maltera y forrajera estriba principalmente en el contenido de proteína, ya que para esta última se requiere un porcentaje superior al 12% y para la producción de malta debe ser inferior. El contenido de proteína en el grano depende de muchos factores, entre los cuales está la fertilización, calidad de la tierra, horas luz y la variedad de la semilla. Se estima que en México, el 80% de la producción nacional de cebada se destina a la transformación en malta; a nivel mundial el porcentaje es menor; las estadísticas internacionales no establecen diferencias entre la de uso forrajero y la destinada a la producción de malta (Aguilar y Schwentesius, 2004).

La cebada cultivada bajo riego, aunque de más alto rendimiento por hectárea cultivada, tiene el inconveniente de producir más proteína, lo cual no es favorable para su transformación en malta; de aquí que se considere a la zona del altiplano central como la que reúne las mejores condiciones agroclimáticas para el cultivo de este grano, ya que se cultiva en condiciones de baja precipitación pluvial y menor uso

de fertilizantes, lo cual favorecería la calidad maltera de esta zona (Aguilar y Schwentesius, 2004).

Después de la absorción de metales por las raíces de los vegetales, éstos quedan disponibles para ser bioacumulados en los distintos órganos del cultivo (García y Dorronsoro, 2005). Las plantas pueden acumular elementos, especialmente trazas de los considerados tóxicos o peligrosos que pueden ser transferidos al hombre o a los animales. Además de la textura del suelo, que afectan la capacidad de las plantas para acumular elementos metálicos; existen factores, tales como la especie vegetal (unas especies son más sensibles que otras), el órgano de la planta, (generalmente los granos suelen contener concentraciones menores de elementos metálicos que otros órganos vegetales) y las prácticas agrícolas, como la aplicación de fertilizantes o riego con agua residual (Abollino et al., 2002).

El objetivo fue evaluar la calidad de los suelos y clasificarlos según criterios de fertilidad, así como establecer la presencia de elementos metálicos como sodio potasio, calcio, magnesio, y otros elementos como níquel y plomo que pueden estar presentes por la consecuente adición de fertilizantes en los suelos de cultivo en cada municipio. Así mismo realizar una evaluación del cultivo de cebada en los municipios de Apan, Almoloya y Emiliano Zapata, Estado de Hidalgo, de manera integral, caracterizando el cultivo por órganos, al momento de la cosecha, utilizando el análisis proximal, y análisis de elementos metálicos.


El área de estudio comprende los municipios de Apan, Almoloya y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo. En la Figura 1 se indican los puntos de muestreos específicos en las parcelas (P1 a la P7). En cada parcela se tomaron de forma aleatoria, muestras de suelo (0-50 cm de profundidad) y de plantas completas (raíz, tallo, hoja, espiga y granos), en forma de zig-zag (NOM-021-RECNAT-2000). Sus coordenadas geográficas y de altitud y temperatura son:



Las parcelas se identifican en Almoloya: P1, denominada parcela La Vega, cercana al río Cuatlaco, de 7 ha, por esta razón y como característica peculiar, por sus alrededores (lateral norte de la parcela), es atravesada por un arroyo derivado del río Cuatlaco; P2, identificada como parcela El Sabinal, de 6 ha; igualmente por un lateral próximo (noroeste), circula un pequeño arroyo denominado Barranca de Almoloya y finalmente, P3, denominada como parcela La Peña, de 5 ha, sin incidencias de aguas superficiales cercanas. En Apan: P4, denominada parcela del Tio Chano, de 5 ha y la P5, que se identifica como parcela La Panadera, de 5 ha también. Por estas parcelas no hay fuente de agua superficial. En el municipio Emiliano Zapata: P6, identificada como Bonilla I, de 2 ha y la P7, de 6 ha que se identificó como Bonilla II. De manera análoga al

Municipio Apan, en estas parcelas no se encontraron fuentes de aguas superficiales. La región presenta un régimen de lluvias en verano (Mayo-Agosto) con una precipitación media anual de 623 mm según estadísticas de 23 años.

Las plantas colectadas e identificadas por

parcelas de cada municipio, fueron homogéneamente unidas y luego, lavadas con chorro de agua para retirar todo tipo de partículas de tierra y polvo. Fueron colocadas en charolas plásticas para ser secadas al sol durante tres días. Posteriormente fueron separadas y cortadas en sus órganos respectivos (raíz, tallo, hojas, espigas y granos) y secadas en estufa a 60ºC por 72 horas; trituradas en mortero y reservadas en frascos plásticos limpios para posteriores análisis.

Localidad Latitud Longitud Altitud (m) Temperatura ºC Almoloya 19° 45’ 14.4” 98º 21’ 57” 2730 12,2 Apan 19° 41’ 16.6” 98º 23’ 33” 2547 14,1 Emiliano Zapata 19° 54’ 16.0” 98º 53’ 04” 2355 15,4

Figura 1. Mapa general de ubicación de los puntos de muestreos en la zona de estudio. Municipio de Almoloya (Parcelas P1, P2 y P3); Municipio de Apan (Parcelas P4 y P5) y Municipio Emiliano Zapata (Parcelas P6 y P7) en el Estado de Hidalgo, México.



A los suelos se les realizó los análisis establecidos en la Norma Oficial Mexicana (NOM 021 RECNAT 2000), y partiendo del extracto de saturación (AS-16) se midió y clasificaron por los valores de pH, Conductividad (CE), y Potencial Redox (Eh). Se midió también en los extractos de saturación el potencial zeta (pZ), el cual es importante porque puede ser medido de una manera muy simple, mientras que la carga de la superficie y su potencial no pueden medirse. A partir de las muestras de suelos, directamente se realizaron análisis de humedad y materia orgánica (MO), humedad, texturas, capacidad de intercambio catiónico (CIC) y metales. A partir de sus contenidos los suelos fueron clasificados. La determinación de la MO resulta fundamental para determinar el potencial de productividad agrícola y forestal de los suelos (Álvarez y Steinbach, 2006; La Manna et al., 2007).

El análisis proximal a las plantas se realizó a

todas las muestras de acuerdo al método establecido por la Approved Methods of American Association of Cereal Chemists (AOAC, 1995a y b), realizando los análisis de humedad gravimétrica según método 925.10, cenizas según método 923.03, fibra dietética total según método 962.09 y proteínas según método 46.10 establecido por la AACC (2001). El contenido de hidratos de carbono se obtuvo por diferencia de porcentajes de todos los constituyentes anteriormente determinados, con respecto al cien por ciento.

Para las determinaciones de metales en las

muestras se realizó una digestión de cada una, en un equipo de microondas Mars-X, con control de temperatura y presión; para éstas se pesaron 0.2 g de muestra (por triplicado) y se adicionaron 5 mL de ácido nítrico concentrado, aplicando el método S_Cebada-2 o S_suelos-2 (archivos de software del equipo), según corresponde, que constan de 3 etapas. Una primera etapa para elevar la presión gradualmente hasta 300 PSI por espacio de 10 minutos, una segunda etapa para mantener la presión (300 PSI) constantes durante 10 minutos todo a una potencia de 1200 W y finalmente 5 minutos de

enfriamiento. Posteriormente las muestras fueron filtradas y aforadas a 50 mL con agua desionizada. El análisis de los elementos metálicos se realizó en un espectrofotómetro secuencial de plasma acoplado inductivamente (ICP) con bomba peristáltica controlada por computadora, con un flujo de 0.5-2.0 ml·min-1 y nebulizador tipo Grid. Las curvas de calibración para cada elemento se prepararon a partir de estándares unielementales y/o multielementales.

Para todo los ensayos y resultados obtenidos,

se valoraron los criterios estadísticos de medias y porcentaje de desviación estándar (%DRE) o de coeficiente de variación (%CV), considerándose que todos los valores de % DRE o %CV < 10 fueron aceptables. Se utilizó el paquete estadístico SPSS, versión 17 para Windows (SPSS, 2008).


Caracterización de suelos iníciales

Las características como pH, Eh, contenidos de humedad, materia orgánica y composición elemental de los suelos analizados mostraron algunas semejanzas en las regiones cebaderas analizadas. La determinación del pH en los suelos en estudio, muestran valores (Cuadro 1) que los clasifican como neutros (NOM-021-SEMARNAT-2000; Boulding, 1995). Estos valores de pH son característicos de zonas áridas y favorables para el cultivo de cebada. Valores extremos de pH alcalinos pueden provocar precipitación de ciertos nutrientes, los que permanecen en los suelos en forma no asimilable para las plantas. pH de 8.5 ó mayores, indican casi siempre 15% sodio intercambiable y la presencia de carbonatos de metales alcalino-térreos (Ferreras et al., 2007).

Los valores de Eh, que definen el carácter oxidante o reductor asociado a los suelos, indican que los suelos cebaderos evaluados resultaron ser reductores intermedios (Cuadro 1). De forma similar los valores de pZ en los extractos de saturación los

Cuadro 1. Valores promedio y desviación estándar (X ± DS) de pH, potencial redox (Eh), potencial Zeta (pZ),

conductividad eléctrica (CE) y humedad en extractos de saturación de suelos de los municipios de Almoloya, Apan y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo, México.

Municipio Valores promedios (Iniciales)

pH Eh (mV) pZ (mV) CE (dS/cm) Humedad (%) Almoloya 6,30 ± 0,081 -19,84 ± 1,707 -25,24 ± 0,763 0,24 ± 0,015 10,20 ± 0,191 Apan 6,80 ± 0,076 -29,99 ± 2,646 -20,99 ± 0,638 0,29 ± 0,017 8,20 ± 0,124 Emiliano Zapata 6,76 ± 0,038 -28,59 ± 2,111 -18,73 ± 0,514 0,35 ± 0,029 6,95 ± 0,173



muestran como suelos que presentan suspensiones coloidales de partículas de bajas a moderadamente estables; estos resultados y criterios de clasificación se reportan por vez primera para estos suelos dedicados al cultivo de cebada maltera.

La estabilidad de las soluciones coloidales del

suelo sirve como un indicador cualitativo de la actividad biológica, flujo de energía, y desarrollo del ciclo de nutrientes. La agregación de las partículas del suelo debe ser constantemente renovada por los procesos biológicos (Flores, 2008; USDA, 2000). Estos resultados son indicativos de bajos niveles en la actividad biológica de estos suelos así como pobre desarrollo para el ciclo de nutrientes. Los valores de conductividad, se corresponden con suelos de bajas concentraciones de sales disueltas en la fase acuosa de los mismos y los suelos menos salinos del Municipio de Almoloya. Los contenidos de humedades de todos los suelos resultaron ser de moderados a bajos (menores de 10%) lo cual puede deberse a suelos con relativos bajos contenidos en arcillas (<40%) con baja capacidad para retener el agua (CRA) (Cuadro 1). También puede ser indicativo de que los contenidos de materia orgánica (MO) en los mismos pueden ser relativamente bajos y asociado a los posibles bajos contenidos de arcillas que reflejan bajos contenidos de ácidos húmicos y fúlvicos (De Vos et al., 2007; Lettens et al., 2007).

En efecto se pudo corroborar que los suelos

clasifican como franco-arcillo-arenosos a excepción de los suelos del municipio de Emiliano Zapata (franco-arenoso) el cual también presentó los contenidos más bajos de humedad (Cuadro 2). A su vez para los suelos de Emiliano Zapata, se pudo

comprobar los más bajos contenidos de MO (Cuadro 3). Los suelos de Almoloya muestran los valores más elevados de MO, correspondiendo perfectamente con los suelos más ricos en arcilla y más capacidad de retención de humedad (mayor porcentaje de humedad) (Cuadro 3).

También se ha podido encontrar una relación

directa entre estos contenidos de MO y la capacidad de intercambio catiónico (CIC). Suelos con contenidos mayores de arcilla y de materia orgánica (MO), corresponden con mayor capacidad de intercambio catiónico (CIC); como se pudo observar en los suelos del municipio Almoloya, seguidos de los suelos de Apan y por último los suelos del Emiliano Zapata. Según Pierzynski y colaboradores (Pierzynski et al., 1994) esto es explicado por las capacidades propias de las arcillas para el intercambio catiónico, es por ello que a mayores contenidos de arcillas debe corresponder una mayor CIC y en correspondencia con valores de pH en suelos. En el Cuadro 4 se muestran los resultados de concentraciones de metales iniciales encontrados en estos suelos y su correspondencia con los contenidos porcentuales de cenizas.

Se aprecia que los mayores porcentajes de

cenizas se corresponden con los suelos de Emiliano Zapata, lo cual está en concordancia con los resultados de textura y menores contenidos de MO. Las cenizas están asociadas a los contenidos de óxidos metálicos, luego de combustionada toda MO y descomposición de los carbonatos y bicarbonatos. Igualmente destaca que los suelos del municipio de Emiliano Zapata son los que presentaron mayores concentraciones de calcio (Ca), plomo (Pb) y níquel

Cuadro 3. Valores promedio y desviación estándar (X ± DS) de materia orgánica (MO) capacidad de intercambio catiónico (CIC) en los suelos de los municipios de Almoloya, Apan y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo, México.

Municipio MO MO CIC

Clasificación (%) (cmol/kg) Almoloya Medio 7,10 ± 0,21 6,82 ± 1,03 Apan Medio 6,83 ± 0,33 3,60 ± 1,09 Emiliano Zapata Bajo 5,10 ± 0,20 2,94 ± 0,57

Cuadro 2. Valores promedio y desviación estándar (X ± DS) de texturas de los suelos de los municipios de Almoloya, Apan

y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo, México.

Municipio Valores promedios

Textura Arena (%) Arcilla (%) Limo (%) Almoloya fr-arcill-aren 64,0 ± 1,24 32,0 ± 1,96 4,0 ± 2,21 Apan fr-arcill-aren 64,0 ± 1,88 24,0 ± 1,50 12,0 ± 2,31 Emiliano Zapata fr-arenoso 82,0 ± 2,33 14,5 ± 1,63 3,5 ± 2,63



(Ni); así mismo fueron los suelos con menores contenidos de potasio (K). En general, todos los suelos presentaron muy baja concentración inicial de K, lo cual es poco favorable para el cultivo sobre todo en la etapa inicial de germinación y foliación. Análisis proximales por órganos de la planta y por municipios

En el Cuadro 5, se presentan los resultados promedio de los análisis de humedad y cenizas en granos del cultivo de cebada para cada municipio. Al analizar por órganos del cultivo, se observó que se corresponde con el mismo orden que se encontró la humedad en suelos, a una raíz más húmeda Apan > Almoloya > Emiliano Zapata. Esto obedece igualmente a las características de texturas de estos mismos suelos, siendo los de Emiliano Zapata los más arenosos y con ello presentan una menor capacidad de retener la humedad. En los granos del cultivo, en el municipio de Apan, se presentaron los mayores niveles de humedad acumulada, lo cual puede asociarse a que en este Municipio se consideren, por presentar mayores valores de peso en granos, los mayores rendimientos de cosecha.

Para los granos del cultivo, que son

definitivamente el producto básico final para la industria maltera (Islas, 2004), los contenidos de humedad óptimos al momento de la cosecha pueden llegar como máximo al 14% (Dendy y Dobraskczyk, 2004). Los contenidos de cenizas se han de corresponder de manera aproximada a los contenidos de los óxidos metálicos bioacumulados por dichos órganos.

Los niveles de metales bioacumulados (vistos en forma de óxidos) en raíces, son mayores como reportan algunos autores (Dendy y Dobraskczyk, 2004). De manera similar sucede con los óxidos de metales bioacumulados en tallos, esto es indicativo de la traslocación desde las raíces hacia las espigas sirviendo el tallo como vía de su migración y cierta retención en tejidos de las hojas; ésto se corresponde con los reportado por Kabata-Pendias (Kabata-Pendias, 2000). Como se aprecia en el Cuadro 5, los resultados de ceniza en granos oscilan entre 1,3-3,4% lo que se corresponde con lo reportado (Dendy et Dobraskczyk, 2004). También se observó que existe similitud con lo indicado por otros autores que mencionan que en granos es menor la bioacumulación.

Los contenidos en fibras resultaron, menores

para los granos en Apan (1.05%) que los de Almoloya y Emiliano Zapata (1.49% 1.66%, respectivamente). Estos niveles de fibra en granos resultan inferiores que los ideales en la cebada maltera (4-5%). La importancia de la fibra en granos de cebada para la elaboración de malta, cerveza u otros alimentos, radica en que está formada por componentes tales como inulina, pectinas, gomas y fructooligosacáridos que captan mucha agua y son capaces de formar geles viscosos. Los contenidos de carbohidratos para granos de los tres municipios fueron similares para todos los casos (76,5-78,4%).

Los contenidos en metales bioacumulados

(sodio, calcio y magnesio, en mg/kg) se muestran en las Figuras 2, 3 y 4. Se puede apreciar que los mayores contenidos corresponden al sodio (Na)

Cuadro 5. Análisis de humedad y cenizas en granos del cultivo de cebada maltera (Hordeum sativum Jess) en los municipios de Almoloya, Apan y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo, México.

Humedad (%) Cenizas (%)

Municipio Almoloya Apan Emiliano Zapata Almoloya Apan Emiliano Zapata Promedio 7,15 10,79 7,58 2,46 3,41 1,27

DE 0,05 0,21 0,24 0,23 0,20 0,09 CV (%) 0,72 2,74 3,11 9,24 6,00 7,38

DE: Desviación estándar y CV: Coeficiente de variación

Cuadro 4. Resultados promedio y desviación estándar (X ± DS) de los análisis de metales (mg/kg) y contenido de cenizas

(%) en suelos de los municipios de Almoloya, Apan y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo, México. Municipio Cenizas Na K Ca Mg Pb Ni Almoloya 67,00 ± 0,45 31,92 ± 0,85 1,66 ± 0,83 46,77 ± 0,32 4,79 ± 0,06 0,49 ± 0,02 0,14 ± 0,01 Apan 62,55 ± 0,87 37,78 ± 0,61 1,54 ± 0,38 34,54 ± 0,91 6,27 ± 0,18 0,33 ± 0,07 0,15 ± 0,01 E. Zapata 75,04 ± 1,20 30,65 ± 0,71 0,04 ± 0,07 69,27 ± 1,82 3,68 ± 0,27 0,84 ± 0,09 0,32 ± 0,01



bioacumulado (Figura 2) y seguido de los contenidos de calcio (Figura 3) y de magnesio (Figura 4). Se puede indicar que la presencia de potasio (K) fue mínima y solamente detectable en hojas y tallos. Estos contenidos tan bajos de K en órganos del cultivo en los tres municipios, están en correspondencia con los bajos contenidos que se reportaron en los suelos.

El contenido de sodio se bioacumula de

forma preferencial en las raíces, indicando un cierto grado de salinidad de los suelos. Posteriormente es trasladado a través de los tallos a las hojas, espigas y granos. De manera particular los incrementos de Na bioacumulado se observaron en mayor grado en hojas y espigas para los Municipio de Apan y Emiliano Zapata. Esto se puede corresponder con el mayor grado de madurez en la cosecha para los municipios de Almoloya y Apan. En la bioacumulación del Ca (Figura 3) se pudo observar la misma tendencia en los tres municipios, siendo más elevada en raíces, disminuyendo en tallos (órgano para transporte), aumentando en hojas y nuevamente vuelve a disminuir discretamente hasta los mínimos en granos.

Tanto para la bioacumulación de Na como

para Ca se apreció que en los cultivos de Almoloya se presentan los menores valores. Sobre el Mg (figura 4) es distinguible que en las hojas ocurre un nivel de bioacumulación igual en los cultivos de los tres municipios. Estas apreciaciones son correspondientes con lo señalado por algunos autores (Fancelli, 2006) que indican que en los cultivos de cereales (arroz, trigo, maíz, sorgo y cebada), los índices y requerimientos de Mg son similares para todos y

suelen ser más elevados en los órganos donde se desarrolla la fotosíntesis por cuanto forma parte de la clorofila e interviene en el crecimiento de la planta a través de la activación hormonal.

CONCLUSIONES

Los valores de pH de los suelos en los tres municipios son clasificados como neutros según lo establecido por la norma. Los valores de potencial redox (Eh), indicaron que los suelos cebaderos de los municipios evaluados resultan reductores intermedios. Esta característica se corresponde también con suelos de bajas concentraciones de sales disueltas en la fase acuosa.

Figura 2. Bioacumulación de sodio (mg/kg) por órganos de las plantas de cebada maltera (Hordeum sativum Jess) en los municipios de Almoloya, Apan y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo, México.

Figura 4. Bioacumulación de magnesio (mg/kg) por órganos de las plantas de cebada maltera (Hordeum sativum Jess) en los municipios de Almoloya, Apan y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo, México.

Figura 3. Bioacumulación de calcio (mg/kg) por órganos de las plantas de cebada maltera (Hordeum sativum Jess) en los municipios de Almoloya, Apan y Emiliano Zapata, en el Estado de Hidalgo, México.



Los bajos contenidos de arcilla y de materia orgánica en estos suelos, provocan una baja retención de agua, implicando también por ello una relativa baja CIC con lo cual no son óptimamente aprovechados los nutrientes principales y las lixiviaciones y escurrimientos de los mismos pueden resultar elevadas. Estas capacidades de escurrimiento pueden afectar mantos acuíferos lo cual no ha sido estudiado hasta el momento.

Los bajos contenidos de potasio para los suelos de los tres municipios resultan poco favorables para el cultivo de cebada que requiere concentraciones elevadas de dicho metal, en sus primeras etapas de desarrollo. Resulta entonces perjudicial para el rendimiento del cultivo.

Los análisis del cultivo mostraron un mayor

grado de madurez en las cosechas en el municipio de Apan que en Almoloya y en Emiliano Zapata. Este criterio coincide con los resultados de los suelos y sus calidades, siendo los suelos de menor calidad los de Emiliano Zapata.

Los niveles de absorción de materias minerales en la cebada cultivada en los tres municipios resultan muy elevados y al parecer se produce al comienzo de la fase vegetativa, por aplicaciones de fertilizantes y algunas prácticas de encalado. Esto se manifiesta por los altos contenidos se cenizas.

Los resultados de Nitrógeno proteico, a pesar

de encontrarse en valores idóneos para los granos de cebada con calidad maltera, pueden ser debidos a las aplicaciones de fertilizantes nitrogenados durante la etapa vegetativa ya que no fueron encontrados en suelos.

El uso continuado de un sistema de monocultivo por más de 40 años en estos municipios ha propiciado serios cambios de las texturas de los suelos. Por ello hay relativos bajos valores de materia orgánica, bajos contenidos de nitrógeno y baja capacidad de retención de agua y de intercambio catiónico.

La composición proximal por contenidos en

fibras, grasas y carbohidratos pueden considerarse sin afectaciones y normales.

Los niveles de potasio resultan despreciables, esto se corresponde con los bajos niveles en suelos y

además, esta carencia de potasio puede provocar una disminución en la calidad cervecera y una disminución a la resistencia al encamado de las variedades cultivadas.

Las afectaciones al rendimiento en las

cosechas por fisiopatías de encamado se deben no a los niveles de nitrógeno en el cultivo, sino a la carencia de potasio.

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Relación entre la producción de peces y la variación ambiental en el delta superior del río Orinoco, Venezuela

Relationship between fish production and environmental variation in the upper section of the Orinoco river delta, Venezuela

Annie del Valle SILVA ACUÑA , Trinidad URBANO, Lorenis MEDINA, Carlos MORENO, Maritza FIGUEROA y Drudys ARAUJO

Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas. Centro de Investigaciones Agrícolas del Estado Delta Amacuro. Isla de Cocuina, Sector Las Manacas, Vía El Zamuro, Tucupita, estado Delta Amacuro. Venezuela.

E-mail: [email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

A fin de analizar el efecto de las variaciones de algunos factores ambientales sobre la estacionalidad de la producción pesquera, desembarcada en la sección superior del delta del río Orinoco, Venezuela, se registró la composición de las pesquerías, captura en peso y número de especies, en los puertos de Piacoa (estado Delta Amacuro) y Barrancas (estado Monagas), factores climáticos como la precipitación y la radiación solar; fisicoquímicos de agua como transparencia, temperatura, pH, Oxígeno disuelto y conductividad y nivel del agua del río, en las áreas de influencia de ambos puertos, durante el lapso de agosto 2005 a diciembre 2008. El estudio incluyó un total de 1.161.860 kg de pescado, que representó el 40% de la producción registrada para ese periodo en ambos puertos. Los análisis se realizaron por mes y considerando las cuatro épocas anuales del régimen de aguas en el delta del río Orinoco (bajas, ascenso, altas y descenso). La mayor captura fue observada en el mes de octubre (31.845,5 ± 1.997,5 kg) y la menor ocurrió en junio (11.633,0 ± 6.812,27 kg); similarmente, el número de especies desembarcadas fue menor en junio (13 especies) y mayor en octubre y diciembre (19,5 especies), las capturas y el número de especies no presentaron diferencias significativas por períodos mensuales. Considerando las épocas del ciclo hidrológico, las capturas fueron mayores (23.870,75 ± 7.661,79 kg) durante el descenso de aguas y menores (13.793,50 ± 5.565,73 kg) en la época de aguas en ascenso, presentando diferencias estadísticas entre sus valores, sin embargo, el número de especies fue similar a este nivel. Los factores climáticos y de calidad de agua, asociados al ciclo hidrológico, ejercieron un importante rol en la regulación de la actividad pesquera artesanal en el delta superior del río Orinoco. Palabras clave: producción pesquera, factores ambientales, régimen hidrológico, delta del Orinoco.

ABSTRACT

In order to analyze the effect of the variations of some environmental factors on the seasonality of fish production landed in the upper Orinoco river delta, Venezuela. There was registered the composition of the fisheries (catch in weight and number of species) in two port Piacoa (Delta Amacuro State) and Barrancas (Monagas State), and the monthly values of rainfall, level of the river, solar radiation, transparency, temperature, pH, dissolved oxygen and conductivity of the water, in the areas of influence of the ports, from August, 2005 until December, 2008. The study included a total of 1,161,860 kg of fish, which accounted for 40% of production registered for that period in both ports. Analyses were performed per month and considering the four stages of the annual water regime in the delta of the Orinoco river (low water, rising, high and falling). The maximum catch was observed in October (31,845.5 ± 1997.5 kg) and the lowest occurred in June (11,633.0 ± 6812.27 kg), similarly, the number of species was lower in June (13 species) and highest in October and December (19.5 species), neither the catch nor the number of species showed significant differences at monthly basis. For phases of the hydrological cycle, catches were higher (23,870.75 ± 7,661.79 kg) during the period of falling water and minors (13,793.50 ± 5,565.73 kg) during the rising water, with statistical differences between the values. The number of species landed was similar for period of the hydrological cycle. Climatic factors and water quality associated with hydrological cycle, exerted an important role in the regulation of artisanal fisheries in the upper Orinoco River delta. Key words: Fish production, environmental factors, hydrologic regime, delta of Orinoco

INTRODUCCION

El delta del río Orinoco en Venezuela, es reconocido como una zona de pesca de amplia

diversidad y abundancia, donde las pesquerías han constituido a lo largo de la historia, la principal actividad económica de sus pobladores autóctonos (Novoa y Ramos, 1978; Novoa, 1982, Bone et al.,

Silva Acuña et al. Influencia ambiental sobre la estacionalidad de la producción pesquera en el delta del Orinoco, Venezuela


2004; Achury et al., 2006). En el delta, la pesca es de manera general, poco desarrollada, con métodos artesanales de extracción y procesamiento de los productos. La faena es realizada en pequeñas embarcaciones tipo curiaras o botes de madera, con la participación de tres a siete pescadores. El arte utilizado con mayor frecuencia es el tren de enmalle o red de ahorque o agallera, con abertura de malla de cuatro a seis centímetros (Centeno et al., 2005).

Las principales pesquerías comerciales del

estado Delta Amacuro incluyen especies como el coporo (Prochilodus mariae), la curbinata (Plagioscion esquamosissimus), el morocoto (Piaractus brachypomus), los bagres rayados (Pseudoplatystoma sp), el dorado (Brachyplatystoma rousseauxii), la cachama (Colossoma macropomum), el paisano (Hipophthalmus sp), el blanco pobre (Pinirampus pirinampu), la guitarrilla (Oxydoras sifontesi), el caribe (Pygocentrus cariba); la guabina (Hoplias malabaricus) y el laulau (Brachyplatystoma filamentosum); según los registros estadísticos de producción emitidos por el Instituto Socialista de Pesca y Acuicultura (INSOPESCA, 2010).

El área del delta propiamente dicho

comprende unos 18.810 km2 (Ponte et al., 1999), ubicado entre el Caño Manamo y el Río Grande del Orinoco. Esta zona presenta la típica forma de abanico que, por su evolución, facies sedimentarias y procesos, ha sido dividido en tres subregiones: superior, medio e inferior, considerando el predominio de los depósitos fluviales y/o marinos y la mayor o menor acción de las mareas en la regulación del drenaje superficial (Méndez, 2005).

El río Orinoco tiene un ritmo regular de

ascenso de las aguas que corresponde con un régimen de escorrentía unimodal que por lo general, tiene un máximo en agosto y un mínimo en marzo. En Ciudad Bolívar, donde la cuenca sobrepasa los 800.000 km2, la altura máxima promedia 16,2 msnm ocurre alrededor del 23 de agosto, mientras que la altura mínima del nivel del agua que promedia 2,6 msnm se presenta cerca del 27 de marzo (Silva, 2005).

Este ritmo de ascenso y descenso del agua

regula la pesca en toda la cuenca del Orinoco, incluyendo el delta. Investigadores y pescadores locales afirman que la pesca no es constante durante todo el año y sostienen que factores ligados al clima, condicionan la cantidad y especies capturadas (Novoa, 2000; Barbarino et al., 1998). El

conocimiento de la disponibilidad y abundancia espacio-temporal de los recursos pesqueros es de suma importancia para conocer el estado actual y potencial del stock en una determinada región, así como para diseñar planes de manejo y aprovechamiento sostenible del recurso pesquero (Hilborn y Walters, 2001; Achury et al., 2007). Esta necesidad de información es evidente en la zona del delta del río Orinoco en donde, recurrentemente se ejerce un gran esfuerzo pesquero y donde además, debe considerarse la fragilidad del ecosistema deltaico, factores que pudieran incrementar la disponibilidad y accesibilidad de los recursos pesqueros (Colonnello, 2004).

En tal sentido, en el presente estudio se

analiza la composición de las pesquerías, la caracterización de algunos factores ambientales en áreas de influencia de los puertos de Piacoa (estado Delta Amacuro) y Barrancas (estado Monagas), y su posible relación con la variación temporal en el peso de las capturas y el número de especies desembarcadas.


Durante quince días de cada mes, entre

agosto 2005 y diciembre 2008, se analizó la composición por especies de los peces desembarcados en el delta superior del río Orinoco, la cual comprende la sección más elevada del delta, con altitudes que varían entre 7 y 2,5 msnm, y está ubicada aproximadamente entre las coordenadas de 8º 30’ y 10º 00’ Norte y 61º 00’ y 62º 30’ Oeste (Méndez, 2005). Para el estudio se seleccionaron los puertos de Barrancas (Estado Monagas) y Piacoa (Estado Delta Amacuro), considerados los más importantes de la mencionada región (Figura 1). Se registró la captura, en kilos por especie desembarcada, en ambos puertos. Las especies fueron identificadas mediante las descripciones de Novoa (1982), Reid (1983), Cervigón (1991), Cervigón (1993) y Taphorn (2003).

Durante ese mismo período, para el estado

Delta Amacuro, se registraron los valores de precipitación pluvial (mm), radiación solar (Cal/m2) y velocidad del viento (km/h), suministrados por el Ministerio del Poder Popular para el Ambiente; así como, el nivel de agua del río, a través de registros de cotas (msnm) realizados por la Corporación Venezolana de Guayana (CVG). Se midieron también, los parámetros de calidad de agua:



temperatura (°C), oxígeno disuelto (mg/L), pH, transparencia (cm) y conductividad (µS/cm), en diferentes zonas, vinculadas a los puertos de desembarque, utilizando métodos electroquímicos con equipos YSI y un disco de Secchi para la transparencia.

Se realizó una prueba no paramétrica de

Kruskal-Wallis (Conover, 1999) para la determinación de diferencias en el peso de la captura y número de especies registradas, por mes y época del ciclo hidrológico, según las categorías indicadas por Silva (2005) de: aguas bajas (febrero–marzo), ascenso (abril–julio), altas (agosto) y descenso (septiembre–enero). Para la determinación de la influencia de los parámetros ambientales sobre la variación del peso de la captura (kg) y el número de especies desembarcadas, se realizó una regresión lineal múltiple con los valores mensuales de los factores ambientales y los pesos de las capturas y el número especies. Para la selección del modelo, considerando el mejor ajuste, se utilizó el Criterio de Información de Akaike´s (ACI) (Littell et al., 1996), utilizando el programa estadístico R. Los análisis estadísticos fueron realizados a un nivel de 95% de confidencia. Los resultados fueron presentados en promedios más o menos (±) la desviación estándar (DS).

RESULTADOS

Durante el lapso de estudio se muestreó un

volumen total de 1.161.860,00 kg de pescado, que representó el 40% de la producción pesquera registrada para el estado Delta Amacuro en ese período, para los puertos de Barrancas y Piacoa (INSOPESCA, 2010). Las capturas mensuales promedio de los años combinados presentaron su máximo en octubre (31.845,5 ± 1.997,5 kg) y la menor en junio (14.702,0 ± 8.828,9 kg); coincidiendo estos meses con el mayor y menor número de especies (19,67 ± 7,97 y 12,75 ± 2,50), respectivamente (Figura 2). Por épocas del ciclo hidrológico, la mayor captura (23.870,75 ± 7.661,79 kg) correspondió a aguas en descenso y la menor (13.793,50 ± 5.565,73 kg) a aguas en ascenso (Figura 3).

Los análisis estadísticos, utilizando la Prueba

Kruskal-Wallis, indicaron que no existieron diferencias significativas a nivel de meses, para la captura (H= 13,24, P= 0,28) ni para el número de especies (H= 11,57, P= 0,39). Por épocas del ciclo hidrológico, la captura fue estadísticamente diferente

Figura 1. Mapa del estado Delta Amacuro, Venezuela,

mostrando la sectorización de la planicie deltaica y la localización de los puertos de Barrancas y Piacoa.

Figura 2. Valores mensuales (promedio ± desviación

estándar) de los años 2005 al 2008, de la captura (kg x1000) y número de especies desembarcadas en los puertos de Piacoa y Barrancas, Venezuela.

Figura 3. Valores (promedio ± desviación estándar), por

épocas del ciclo hidrológico, de los años 2005 al 2008, de la captura (kg x1000) y número de especies desembarcadas en los puertos de Piacoa y Barrancas, Venezuela.



(H= 7,59, P= 0,05); sin embargo, el número de especies fue similar para todas las épocas (H= 2,86, P= 0,41). La producción estuvo representada por un total de 40 especies de interés comercial. El coporo (Prochilodus mariae) de la familia Prochilodontidae fue la especie más abundante, representando un 26,8% del total. Seguidamente, estuvieron representadas diversas especies de bagres (32,5 %) incluidas en 3 familias: Auchenipteridae, Pimelodidae y Ariidae. También estuvieron bien representadas, dentro de la familia Characidae, las especies Colossoma macropomum (cachama) con 10,2% y Piaractus brachypomus (morocoto) con 10,2%.

La Figura 4 muestra el aporte de las

principales especies en cada uno de los puertos muestreados. La Figura 5, refleja el comportamiento de las cinco especies más abundantes por épocas del ciclo hidrológico, donde se observa el incremento significativo de la pesca del coporo (H= 7,97, P= 0,04) y el paisano (H= 8,71, P= 0,03), durante el descenso del nivel de agua del río, repercutiendo positivamente en un aumento general en las capturas durante ese período.

La información ambiental, registrada durante el período de estudio, mostró que la precipitación pluvial (Figura 6a) varió de un mínimo en febrero (33,37 ± 6,08 mm), y un máximo de precipitación en julio (214, 08 ± 13,29 mm). El nivel del agua del río (Figura 6b) varió entre 6,55 ± 2,82 msnm y 0,98 ± 0,25 msnm, siendo mayor en agosto y menor en febrero. La radiación solar (Figura 6c) mínima ocurrió en diciembre (9,67 cal/cm2) y máxima en marzo (12,48 cal/cm2).

Por su parte, los parámetros fisicoquímicos

del agua presentaron las siguientes variaciones mensuales promedio: la temperatura varió entre 28,1 ± 0,61 y 30,0 ± 0,90 °C con mínima en enero y

máxima en agosto (Figura 7a). El oxígeno disuelto (Figura 7b) presentó su menor valor en agosto (2,68 ± 1,97 mg/L) y su valor más alto en marzo (5,80 ± 1,54 mg/L). El pH varió entre 6,85 ± 1,99 en agosto y 8,38 ± 1,60 en diciembre (Figura 7c). La máxima transparencia del agua registrada (61,18 ± 2,92 cm) ocurrió en el mes de septiembre y la mínima (13,12 ± 5,60) en el mes de mayo (Figura 7d). La conductividad fue menor en septiembre (23,44 ± 12,39 µS/cm) y mayor en enero (38,26 ± 38,26 µS/cm) (Figura 7e).

El análisis de regresión lineal múltiple mostró

la existencia de una relación significativa entre las variables ambientales y la captura en peso (P= 0,0248). La ecuación del modelo ajustado seleccionó un total de cinco variables independientes de las cuales tres mostraron efectos significativos (Cuadro 1). La ecuación del modelo ajustado resultante fue: Captura = (-34.444,0 - 59,29 x precipitación) + (523,14 x transparencia) + (6.820,05 x temperatura) + (15.549,7 x pH) + (1.206,04 x conductividad).

El ajuste del modelo fue R2= 48,5. Con un valor de AIC= 496,17. Para la variable dependiente número de especies, el modelo seleccionado no fue significativo (P= 0,4608), es decir, los valores de las variables ambientales explicativas no influyeron en el comportamiento del número de especies.

DISCUSIÓN

Las especies de peces con mayor aporte, en

kg, a los desembarques en los puertos de Barrancas y Piacoa, coincidieron con los reportes de las

Figura 4. Composición de los desembarques pesqueros de

los puertos de Barrancas (estado Monagas) y Piacoa (estado Delta Amacuro), Venezuela, durante el período 2005-2008.

Figura 5. Comportamiento de la captura de las especies de

mayor importancia comercial durante los diferentes períodos del ciclo hidrológico del río Orinoco, Venezuela.



Figura 6. Valores mensuales (promedio ± desviación

estándar) de: (a) precipitación, (b) nivel del agua del río y (c) radiación solar, registrados en el delta superior del río Orinoco, estado Delta Amacuro, Venezuela..

Figura 7. Valores mensuales (promedio ± desviación estándar) de (a) temperatura del agua, (b) oxígeno disuelto, (c) pH, (d) transparencia y (d) conductividad, registrados en el delta superior del río Orinoco, estado Delta Amacuro, Venezuela.



estadísticas de producción oficial registradas por la oficina regional de INSOPESCA Delta Amacuro. En este estudio no se determinó el esfuerzo de pesca; sin embargo, los períodos de mayor desembarque coinciden con los reportes de Ramos et al. (1982) cuya información de esfuerzo pesquero producto de pescas exploratorias realizadas en el Caño Macareo, citan mayores capturas por unidad de esfuerzo (CPUE) para los períodos de noviembre-diciembre (3,62 kg/hora), enero-febrero (2,64 kg/hora), septiembre-octubre (1,63 kg/hora) y las menores capturas para marzo-abril (0,44 kg/hora) y julio-agosto (0,73 kg/hora).

Durante el lapso de estudio, las variaciones del nivel de agua, se correspondieron con el régimen ya mencionado, para el río Orinoco, por Silva (2005). La relación de las capturas con el descenso de aguas, coincide con lo reportado por Novoa y Ramos (1978), Novoa (1982) y Barbarino et al. (1998), quienes refieren que durante la bajada de las aguas (período de septiembre a enero), los peces migran de las áreas de inundación hacia el canal principal. Este fenómeno conocido con el nombre de “ribazón” origina concentraciones de peces que facilitan las capturas. En tal sentido, Fabré et al. (2000), señalan que casi todas las especies de peces cambian su comportamiento de acuerdo al régimen de las aguas, reproduciéndose al comienzo de la inundación, alimentándose y creciendo durante la época de aguas altas en las zonas inundadas y, retirándose a los cursos principales, al bajar el nivel del agua, indicando como el ambiente regula de forma determinante el comportamiento del recurso pesquero. Los pescadores por su parte, explican que cuando el río sube, la pesca es más difícil por la dispersión de los peces, que ocurre con la confluencia de ambientes cerrados, como lagunas y caños menores, con el cauce principal del río.

Los resultados de este trabajo mostraron también, que durante el descenso del nivel del agua

del río, época de mayor desembarque de pescado, la transparencia del agua se incrementó, lo que ya había sido documentado para zonas del rio Orinoco por Machado-Allison (1994) y Lewis et al. (2000); sin embargo, según la percepción del pescador, esta particularidad debería perjudicar la captura ya que, el aumento de la transparencia incrementaría la capacidad del pez para visualizar y evadir las redes, justificando la preferencia de los pescadores, de realizar la faena de pesca durante la noche, preferiblemente en noches sin luna. La información recopilada en este estudio permitió visualizar los cambios estacionales de la pesca en esta región, generando conocimientos útiles para el manejo adecuado de las pesquerías.

Estas deducciones son confirmadas por los resultados de la regresión múltiple donde, para la captura, el modelo seleccionado destaca la influencia ambiental con efectos significativos de la transparencia, la precipitación y el pH. Algunos de estos efectos pueden ser atribuidos de forma general a la coincidencia de importantes cambios de la calidad de agua, generados por el ciclo hidrológico del río.

CONCLUSIONES

La actividad pesquera artesanal presentó, en el delta superior del río Orinoco, una estacionalidad de la composición de los desembarques pesqueros, en cuanto a los kilogramos desembarcados, más no en referencia al número de especies registradas.

La captura fue mayor durante la época de aguas en descenso, comprendida entre septiembre y enero, presumiblemente debido a su facilidad.

Los factores climáticos y de calidad de agua, asociados al ciclo hidrológico, ejercieron un importante rol en la regulación de la actividad pesquera artesanal en el delta superior del río Orinoco.

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Cuadro 1. Parámetros de la regresión lineal múltiple de la captura y las variables ambientales, referente a las pesquerías artesanales del delta superior del río Orinoco.

Parámetro Estimado Error estándar

t estadístico

Valor p

Captura -34444,0 190485,0 -1,8082 0,0873 Precipitación -59,2878 25,6739 -2,3093 0,0330 Transparencia 523,142 171,289 3,0542 0,0068 Temperatura 6820,05 4438,3 1,5366 0,1418 pH 15549,7 6815,78 2,2814 0,0349 Conductividad 1206,04 781,995 1,5423 0,1404



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Effects of heavy metals on the antibacterial properties of Verbascum speciosum Schard

Efectos de los metales pesados sobre las propiedades antibacteriales de Verbascum speciosum Schard

Mitra NOORI1 , Behrouz MALAYERI2, Marzieh MOOSAEI2, Ramtin PAKZAD2 and Mohammad Hady PIRIYE2

1University of Arak, Faculty of Science, Department of Biology, Arak, Iran and 2Bu-Ali Sina University,

Department of Biology, Hamadan, Iran. E-mail: [email protected] Corresponding author

Received: 01/22/2010 First reviewing ending: 02/14/2012 First review received: 03/22/2012 Second reviewing ending: 04/18/2012 Second review received: 04/27/2012 Accepted: 07/18/2012/

ABSTRACT

The effects of heavy metals, from Hame-Kasi Mine in Western Iran, on the in vitro antibacterial effects of the aqueous extracts of polluted Verbascum speciosum Schard. (Scrophulariaceae) flowers in different concentrations were investigated. Determination of heavy metals (Cu, Fe, Mn, and Zn) in collected soils and plants from the control and mine area was performed using Flame Atomic Absorption Spectrophotometry.The control sites were from 5 km distance of the mine. The antibacterial activity of the extracts was examined against 10 bacterial strains (three Gram-positive and seven Gram-negative bacteria). Results showed high Fe, Mn and Zn concentration in polluted soil, and high Fe concentration in polluted plant in compared to control samples. The control and polluted aqueous extract appeared to be highly effective on Salmonella paratyphi in different concentrations, but non effective on six other bacteria strains. Keywords: Heavy metals, Verbascum speciosum, antibacterial activity, Hame-Kasi Mine, Iran.

RESUMEN Se investigó los efectos de los metales pesados provenientes de la mina Hame-Kasi en el oeste de Irán sobre los efectos antibacteriales in vitro de los extractos acuosos florales en diferentes concentraciones del control y contaminado de Verbascumspeciosum Schard. (Scrophulariaceae). La determinación de los metales pesados (Cu, Fe, Mn y Zn) en suelos y plantas colectados del área de control y de la mina se realizó mediante la espectrofotometría de absorción atómica de llama. Los controles estuvieron a 5 km de la mina. La actividad antibacteriana de los extractos se evaluó contra 10 cepas de bacterias (tres Gram-positivas y siete bacterias Gram-negativas). Los resultados mostraron mayores concentraciones de Fe, Mn y Zn en los suelos contaminados y mayor concentración de Fe en las plantas contaminadas en comparación con las muestras del control. El extracto acuoso del control y del contaminado pareció ser altamente efectivo sobre Salmonella paratiphi en diferentes concentraciones, pero no efectiva en las otras seis cepas bacterianas. Palabras clave: Metales pesados, Verbascum speciosum, actividad antibacteriana, Mina Hame-Kasi, Irán.

INTRODUCTION

It is known that environmental stresses, such as heavy metals, industrial chemicals and pollutants may restrict plant growth and photosynthetic rates. Such conditions lead to the synthesis of compounds deriving from secondary metabolites (Noori et al., 2009; 2010).

The incidence of microbial infections has

increased dramatically in the past 20 years. Accordingly, increases in the rates of morbidity and

mortality because of microbial infections have been regarded as a major problem (Tatli and Akdemir, 2005). For the treatment of bacterial disease antibiotics are sometimes used. The misuse of antibacterial agents increases the incidence of bacteria resistant strains and make the treatment of infection difficult (Diab, 2002). One of the solutions to solve antibiotic resistant incident problem among pathogenic bacteria is to develop new drug from natural sources such as plants. Herbal therapy is used in the management of disease before the advent of orthodox medicines (Diab 2002). In addition, extract

Noori et al. Effects of heavy metals on the antibacterial properties of Verbascum speciosum Schard


or components of plants were used to treat infections in age-old practice in a large part of the world, especially in developing countries, where there is dependence on traditional medicine for a variety of diseases. Some plants remain a common source of antimicrobial agents which is reported to have minimal side effects. The medical and antimicrobial properties of aqueous plants extracts have been known since ancient times. The extracts of several wild and medicinal plants have been tested against some bacterial and fungal growth and for antimicrobial properties (Fareed et al., 2008). While species used in traditional medicines continue to be the most reliable sources for the discovery of useful compounds, the screening of plant growing under various stresses has provided yet another source for compounds with useful activities against microbes (Rajakaruna et al., 2002).

Over the centuries, plants have been served

man as a source of drugs for the treatment of microbial infections (Momoh and Adikwu, 2008) and many efforts have been made to discover new antimicrobial compounds from various kinds of sources such as micro-organisms, animals and plants (Kavitha et al., 2012).

Iran has a rich flora (Ghahreman and Attar,

1999) which more than 500 plant species are widely used in folkloric medicine due to their antimicrobial and anticarcinogenic properties (Ayenechi, 1991; Zargari, 1993). Traditional medicines have been used for a wide variety of purposes for many thousands of years in Iran and all over the world. There are increasing interests in medicinal plants as a natural alternative to synthetic drugs (Fabio et al., 2007), particularly against microbial agents. There are over a hundred chemical substances that have been derived from plants for drugs and medicines (Ashafa et al., 2008).

The genus Verbascum (Scrophulariaceae) is

represented by 49 species in Iran (Rechinger, 1963-1988). Some species of the genus have widely been used throughout centuries to treat internal and external infections. According to Meurer Grimes et al. (1996), many other internal and external uses of the leaves and flowers of several Verbascum species have been documented in many societies in Europe, Asia, Africa and northern America. Verbascum species contain a wide range of compounds, such as phenolic compounds, terpenes, and, alkaloids (Tatli and Akdemir, 2004). V. thapsus L. has been used for the treatment of different diseases including asthma,

spasmodic cough, migraine and earache (Turker and Camper, 2002). V. thapsus L., V. fruticulosum L. and V. undulatum Lam., have been investigated for their antibacterial, antifungal, antiviral, and antimalarial activities through in vitro and in vivo tests (Magiatis et al., 2001; Turker et al., 2001). Based on McCutcheon et al (1995) report, extracts of V. thapsus revealed antiviral activity against Herpes virus type 1. Furthermore, aqueous extracts of V. fruticulosum demonstrated stronge growth inhibition on the malaria parasite (Sathiyamoorthy et al., 1999). Flowers of V. phlomoides L., V. densiflorum Bertol. and V. thapsus L. species have been used for their ethnopharmacological effects among common people in Turkey. Their flowers prepared as drug have diuretic and expectorant effects (Dülger et al., 2002).

Heavy metals are defined as that group of

elements that have specific weights higher than about 5 g/cm3. A number of them (Co, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn, Cu) are essential micronutrients and are required for normal growth and take part in redox reactions, electron transfers and other important metabolic processes in plants. Metals which are considered nonessential (Pb, Cd, Cr, Hg etc.) are potentially highly toxic for plants (Rama Devi and Prasad, 1998; Sebastiani et al., 2004; Rai et al., 2005). Large areas of land are contaminated with heavy metals resulting from mines, industries, urban activities and agricultural practices (Khan et al., 2000; Clemens, 2001). Excessive concentrations of trace elements (Cd, Co, Cr, Hg, Mn, Ni, Pb and Zn) are toxic and lead to growth inhibition, decrease in biomass and death of the plant (Zenk, 1996). Heavy metals inhibit physiological processes such as respiration, photosynthesis, cell elongation, plant-water relationship, N-metabolism and mineral nutrition (Zornoza et al., 2002).

This paper reports the demonstration of in

vitro activity by the aqueous extract of polluted Verbascum speciosum flowers against pathogenic bacteria (Bacillus cereus, B. megaterium, B. subtilis, Citrobacter amalonaticus, Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella parathyphi and Serratia marcescens).

MATERIALS AND METHODS Study site

The Hame-Kasi Mine is situated on the

western region of Hamadan, Iran (lat. 34º 57´ N, long.



48º 8´ E) with 10 km2 area. The mean temperature varies between +40ºC and -19ºC (Golestani, 2001; Barati, 2002). Collection of soil and plant material and preparation

Ten samples of the soil (depth 10-15 cm) were taken and sieved through a 1 cm sieve. Ten samples of mature fresh plants of Verbascum speciosum (Scrophulariaceae) were collected from Hame-Kasi Mine area during 2007. Control samples were also collected at the 5 km distance from the mine based on Barati (2002) by the reason control and polluted area are similar in all of ecological data with the exception of mine grains. Specimens of each plant sample were prepared for reference as herbarium vouchers. Soil and dissected flower samples were air dried under shadow for heavy metal content as well as extraction and examination of antibacterial effects. Determination of heavy metals

Determination of heavy metals (Cu, Fe, Mn,

Zn) in control and polluted soil and plant samples was carried out using Shimadzu Atomic Absorption/ Flam Emmission Spectrophotometer (Model AA- 670) in Azad University of Hamadan. Bacteria

A total of ten bacteria were used in the screening. Three Gram-positive bacteria strains viz.; [Bacillis cereus (PTC 1247), B. megaterium (PTC 1017), B. subtilis (PTC 1365)] and seven Gram-negative bacteria strains viz.; [Citrobacter amalonaticus (PTC 1499), Enterobacter aerogenes (PTC 1221), Klebsiella pneumoniae (PTC 1053), Proteus vulgaris (PTC 1079), Pseudomonas aeruginosa (PTC 1430), Salmonella parathyphi (PTC 1230) and Serratia marcescences (PTC 111)] used in this study were all reference isolates. They were obtained from the Pad-Tan Teb Company, Iran. The bacteria species were cultured in the sterile Mueller-Hinton Agar plates. All cultures were incubated at 37ºC for 18-24 h. Extraction of the plant material

Five grams of coarsely powdered flowers were successively extracted with EtOH 70% and distilled water for 72 h by using Soxhlet. The extracts were filtered through Whatman No. 1 filter paper

(Germany), evaporated under vacuum. The residues were separately dissolved in the same extracting solvent with 0.08, 0.4, 2, 10 and 50 ppm dilutions and kept in refrigerator till use. Antibacterial testing

in vitro antibacterial activities of the control and polluted extracts in different dilutions were determined by paper disc method described by Dülger et al., (2002). Ampiciline (10 µg/disk), nalidixic acid (30 µg/disk), peniciline (10 µg/disk) and tetracycline (µg/disk) were used as standards to determine the sensitivity for each microbial species tested. All plates were then covered and incubated for 18-24 at 37ºC. The inhibition zones on the each medium were calculated in mm (including the diameter of the disc) from the lower surface of the Petri dishes (Lopez-Garcia et al., 1992). The control is consisted of paper disc soaked with appropriate solvent and evaporated to dryness. All the assays were carried out in triplicate. On each plate an appropriate reference antibiotic disc was applied depending on the antibiogram test bacterial strains table from the Pad-Tan Teb Company, Iran for comparing.

RESULTS Bioaccumulation and heavy metals in control and polluted soils and plants

Table 1 and Figure 1 showed bioaccumulation coefficient (BAC) based on Kabata-Pendias and Pendias (2001) and heavy metal means (in ppm) in control and polluted soils and Verbascum speciosum using atomic absorption/ flam emission specterophotometeric methods. Results showed that polluted soil had the highest Zn concentration (25915 ppm) and polluted Verbascum speciosum had the highest Fe amount (15390 ppm). Mn concentration in both polluted (5855 ppm) and control (3218 ppm) soils were also high in comparison to the rest samples. Antibacterial effects of control and polluted plant extracts

The results of the effects of control and polluted Verbascum speciosum extracts on tested bacterial strains using antibiogram tests table (Table 2) were shown in Table 3 and Figure 2. The means of the diameters of the inhibition zones were reported in table and figure using EXCEL. As shown in Table 3



and Figure 2, antibacterial activity were observed in four of examined taxa (Bacillus subtilis, Enterobacter aerogenes, Proteus vulgaris and Salmonella parathyphi) and not observed in the rest. Therefore, samples without any antibacterial activity were deleted in these Table 3 and Figure 2.

Bacillus subtilis

Polluted Verbascum speciosum extracts in 10

and 50 ppm concentrations showed antibacterial effects on Bacillus subtilis, while other concentrations were not effective.

Enterobacter aerogenes

Fifty ppm concentration of control Verbascum speciosum extract showed the highest antibacterial effect (11.2 mm) on this bacterium and other extracts were not influenced.

Proteus vulgaris

Concentrations of 0.08 and 0.4 ppm of

control Verbascum speciosum extract didn’t show any inhibition zone, while others were effective.

Table 1. Comparison of bioaccumulation coefficient (BAC) and heavy metal means (ppm) in control and polluted soils and

Verbascum speciosum using atomic absorption/ flam emission spectrophotometric methods at the Hame-Kasi Mine, Hamadan, Iran.

Mean ± SD heavy metal (ppm) Bioaccumulation coefficient (BAC)

Sources Soil Verbascum speciosum Verbascum speciosum Heavy metals Control Polluted Control Polluted Control Polluted Cu 1.70 ± 0.35 2.30 ± 0.98 25.30 ± 0.85 40 ± 1.53 0.6 1.01 Fe 278 ± 0.68 822.50 ± 0.55 311.50 ± 0.86 15390 ± 1.05 0.9 4.89 Mn 3218 ± 1.36 5855 ± 0.77 21 ± 0.46 39 ± 0.76 0.004 0.08 Zn 112 ± 0.96 25915 ± 0.49 56 ± 0.63 129.50 ± 1.55 0.002 0.06

Figure 1. 3-D column with a cylindrical shape for comprising bioaccumulation coefficient (BAC) and heavy metal means (ppm) in control and polluted soils and Verbascum speciosum at the Hame-Kasi Mine, Hamadan, Iran.



Salmonella parathyphi

All of control and polluted Verbascum speciosum extracts in different concentrations showed antibacterial effects. 0.4 ppm concentration of control Verbascum speciosum extract had also the highest inhibition zone (10 mm).

DISCUSSION

Heavy metals contamination of arable soil

showed several problems, including phytotoxic effects of certain elements such as Cd, Pb, Zn, and Cu, which are well known as micronutrients and cause several phytotoxicity if critical endogenous levels are exceeded (Mengel and Kirkby, 2001; Susarla et al., 2002, Chehregani et al., 2005). In a related study (Herms and Mattson, 1992) showed nutrient availability which may affect plant investments in defense relative to investments in growth. Another and even a more serious problem is posed by the uptaking of potentially noxious elements through food or forage plant species and their being transferred to the food chain and, finally, to humans

(Kloke, 1980). Large areas of land are contaminated with heavy metals resulting from mines, industries, urban activities and agricultural practices (Khan et al., 2000; Clemens, 2001). Heavy metals inhibit physiological processes such as respiration, photosynthesis, cell elongation, plant-water relationship, N-metabolism and mineral nutrition (Zornoza et al., 2002). Some external mechanisms that limit the uptake of metals by root can help plants tolerate a certain amount of toxic metal in soil. One of them is the formation of non-toxic metal-ligand chelates in rhizosphere involving organic acids and other substances exuded from roots. The tolerance of heavy metals is also enhanced by the action of mycorrhizae (Khan et al., 2000; Baranowska-Morek, 2003).

There are many interactive effects of several

concurrent stresses from environmental conditions. In many cases plants resistant to heavy metal stress have lower nutritional requirements and specific mineral and water economies to cope with this stress (Siedlecka et al., 2001; Baranowska-Morek, 2003). Gunthardt-Goerg and Vollenweider (2007) reported

Table 3. Comprising in vitro antibacterial effects of the extracts of control and polluted Verbascum speciosum flowers in

different concentrations at the Hame-Kasi Mine, Hamadan, Iran..

Mean ± SD inhibition zone in diameter (mm) Extract concentration (ppm) 0.08 0.4 2 10 50

Bacteria Strains Gram +/- C P C P C P C P C P Bacillus subtilis PTC 1365 + 0 0 0 0 0 0 0 8.0±

0.82 0 7.8± 0.24

Entrobacter aerogenes PTC 1221 - 0 0 0 0 0 0 0 0 11.2±

0.71 0

Proteus vulgaris PTC 1079 - 0 8.00±

0.57 0 8.80± 0.50

8.07± 0.77

9.80± 1.09

9.20± 0.76

9.80±0.85

9.80± 0.86

7.80± 0.24

Salmonella paratyphi PTC 1230 - 8.10±

0.46 9.80±1.25

10.00±0.85

8.70± 0.24

9.10± 0.53

8.20± 0.92

8.10± 0.72

6.80±0.24

7.20± 0.57

7.70± 0.62

Control plate - No one 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C = Control and P = Polluted. 0 = no zone of inhibition

Table 2. Antibiogram test table and comprising in vitro antibacterial effects of standard antibiotic discs on four examined

bacteria strains.

Mean ± SD inhibition zone in diameter (in mm) around the disc Sensitivity/Bacteria

Antibiotic

Sensitivity Four examined bacteria Resistant Intermediate Sensitive Bacillus

subtilis Entrobacter aerogenes

Proteus vulgaris

Salmonella paratyphi

Ampiciline < 13 14-18 > 16 - - - 18 mm Nalidixic acid < 13 14-16 > 18 - - - 22 mm Peniciline < 28 - ≥ 29 28 mm - - - Tetracycline < 14 15-18 > 18 16 mm 14 mm 12 mm -



stress associated with a biotic (bacteria, fungi and insects) or abiotic (frost, drought, mineral deficiency, heavy metal pollution in the soil, acidic deposition, and ozone) helpful for the validation of symptoms in broadleaved and conifer trees. Remarkably resistant plants are involved in phytoremediation of metal polluted sites (Sebastiani et al., 2004). Such plants are uncommon and according to Khan et al. (2000), about 400 hyperaccumulator species have been identified. As Table 1 and Figure 1 showed high concentration of Cu, Fe, Mn and Zn in polluted soil and plants compare to controls, it is believed that Verbascum speciosum is able to accumulate huge amounts of heavy metals in its tissues and it is a hyperaccumulator species.

In this study investigations showed that the

ethanolic-aqueous plants extracts possesses antimicrobial activity against some of the tested organisms. Previous reports showed that the aesthetic, medical and antimicrobial properties of plants extracts have been known since ancient times (Janovska et al., 2003). The extracts of several wild and medicinal plants have been tested against some

bacterial and fungal growth and for antimicrobial properties (Fareed et al., 2008). Verbascum speciosum has grown in a natural environment imposing extreme edaphic stress on plants. The soils consist of high concentrations of some heavy metals (Cu, Fe, Mn and Zn) (Table 1 and Figure 1). The screening of plant growing under various stresses has provided yet another source for compounds with useful activities against microbes (Rajakaruna et al., 2002). So, plants growing in Hame-Kasi Mine may be good candidates for the study of plants with antimicrobial properties. Antimicrobial activity was most consistently detected in Verbascum speciosum. Notably, the flower of the species exhibit activity against Entrobacter aerogenes with 11.2 mm inhibition zone (Table 2 and Figure 2). Contrary Dülger et al. (2002) founds that Verbascum L. species have antimicrobial activity against the Gram-positive (Gr +) bacteria, but not have activity against the Gram-negative (Gr -) bacteria used in their study. Polluted Verbascum speciosum flower extracts in 10 and 50 ppm concentrations showed antibacterial effects on Bacillus subtilis (Gr +). In addition 50 ppm concentration of control Verbascum speciosum flower

Figure 2. Stacked column with a visual effect histogram for comprising in vitro antibacterial effects of control (C) and polluted (P) Verbascum speciosum extracts in different concentrations. EC = extract mean concentration at the Hame-Kasi Mine, Hamadan, Iran.



extract showed the highest antibacterial effect on Entrobacter aerogenes (Gr -). Control and polluted Verbascum speciosum flower extracts in different concentrations also showed antibacterial effects on both Proteus vulgaris and Salmonella paratyphi (Gr-) bacteria (Table 2 and Figure 2).

Table 2 and Figure 2 showed a wide variation

in in vitro antibacterial effects of control and polluted flower extracts of Verbascum speciosum. All the flower extracts exception polluted extract in 10 ppm and 50 ppm concentrations are not effective against Bacillus subtilis. Polluted flower extracts of the species in different concentrations were also effective against Proteus vulgaris. Rajakaruna et al., (2002) showed plants growing in serpentine soils, however are physiologically adapted to deal with the stresses of the environment. It is possible that various compounds that are induced by stress, either for tolerance or as a by-product of some physiological process, may in fact possess antimicrobial properties. But, further work is needed using high performance liquid chromatography (HPLC), dry chemistry (DC) or gas chromatography (GC) to evaluate and comparison of the nature of adaptation in all studied plants. Studies by other researchers (Tahara et al., 1994; Hashem and Sahab, 1999) have also shown the induction of antimicrobial compounds by plants exposed to high Cu. Studies done on species growing in high metal environments such as serpentine habitats have shown that plants that accumulate heavy metals may have better defenses against herbivores and pathogens (Boyd, 1998). Boyd et al. (1994) have shown that the Ni hyperaccumulating plant, such as Streptanthus polygaloides (Brassicaceae) may effective against the some pathogenic fungi. Other studies (Weiersbye and Przybylowicz, 1999; Ghaderian et al., 2000) further support the hypothesis that metal hyperaccumulation by plants is closely linked to enhanced protection against disease.

It is evident that the four examined bacteria

did not show any sensitivity to the plant extracts compared to the standard antibiotic disks (Tables 2 and 3). Finally results showed that the control and polluted flower extracts of Verbascum speciosum did not have strong antimicrobial effects against four examined bacteria, as compared to the examined standard antibacterial antibiotics. Notably, the effect of extract depends on the type of solvent, plant species and part of plant used.

Finally it is believed that existence

antimicrobial compounds in polluted plants may be

responsible for environmental stresses and may have a protective defensive role against heavy metal high concentrations.

CONCLUSIONS

The present study investigated antimicrobial

properties of Verbascum speciosum Schard. found in Hame-Kasi Mine in Western Iran, a natural environment imposing extreme edaphic stress on plants. The soils consist of high concentrations of some heavy metals. Plants growing in this area, however, are physiologically adapted to deal with the stresses of the environment. It is possible that various compounds that are induced by stress, either for tolerance or as a by-product of some physiological process, may in fact possess antimicrobial properties. Hence, plants growing in mine environment may be good candidates for the study of plants with antimicrobial properties.

ACKNOWLEDGMENT The authors thank B. Lorestani, Hamadan

Azad University Chemistry Laboratory. This study was supported by Biology Department of Bu-Ali Sina University, Hamadan, Iran.

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Efecto del extracto etanólico de albahaca genovesa (Ocimum basilicum var. Genovese) sobre Cercospora apii Fressen y el tizón temprano del celery (Apium graveolens)

Effect of ethanol extract of genovese basil (Ocimum basilicum var. Genovese) on Cercospora apii and early

blight of celery (Apium graveolens)

Naudy RAMOS DE LEÓN, María Elena SANABRIA CHÓPITE , Dorian Alcides RODRÍGUEZ GONZÁLEZ y Dilcia ULACIO

Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado, Posgrado de Agronomía. Apartado Postal 400. Cabudare, estado Lara, Venezuela. E-mails: [email protected], [email protected], [email protected] y

[email protected] Autor para correspondencia


RESUMEN

Cercospora apii Fressen causa el tizón temprano del célery en zonas cálidas de Venezuela. Con el fin de estudiar su control, se evaluó el efecto del extracto etanólico (EE) de hojas de albahaca genovesa sobre el hongo y la enfermedad. Las plantas utilizadas fueron cultivadas en el campo, sus hojas se dejaron secar a la sombra, se pulverizaron y maceraron en etanol (96%) por 48h; se obtuvo el crudo por destilación con un rotoevaporador BrinkmannMR y se almacenó, hasta el momento de las pruebas biológicas. Se evaluó in vitro el EE a 1; 1,5; 2; 2,5; 3 y 4% sobre la inhibición del crecimiento micelial (ICM) del patógeno, utilizando un diseño completamente al azar, con 4 repeticiones. En las pruebas in vivo, plantas de célery, variedad Utah 52/70, fueron inoculadas con una suspensión de 8x104 conidios/mL de C. apii y luego tratadas semanalmente con EE al 5, 10, 15 y 20%. Se utilizó un diseño completamente al azar con 10 repeticiones y se evaluó la incidencia y la severidad de la enfermedad. Los resultados de la prueba in vitro indicaron que la concentración de 4% fue la más efectiva, estadísticamente, con un 100% de reducción de ICM. En cuanto a la prueba in vivo, se encontró que el uso del EE al 20% mostró la mayor reducción de la enfermedad (100%) a los 14 días. Los resultados indicaron que los EE de hojas de albahaca pueden ser una alternativa para el control del tizón temprano del célery. Palabras clave: Control natural, metabolitos secundarios, incidencia, severidad, fitoquímica.

ABSTRACT

Cercospora apii Fressen causes early blight of celery in warm areas of Venezuela. To study its control, the effect of ethanolic extract (EE) of ‘albahaca genovesa’ was evaluated on the fungus and the disease. Plants used for EE preparation were grown in the field, its leaves were let dry, grinded and macerated in 96 % ethanol for 48 h; the crude extract was obtained by distillation in a rotoevaporator BrinkmannMR and was stored until biological tests were performed. In vitro test was conducted with EE at 1; 1,5; 2; 2,5; 3 y 4 % concentrations, evaluating the fungus mycelial growth inhibition (ICM), using a complete random design with 4 replicates. In the in vivo test, celery plants, variety Utah 52/70 were inoculated with a suspension of 8 x 104 conidia/mL of C. apii; the EE was applied weekly at 5, 10, 15 y 20% concentration, a control plant was included inoculated and without EE application. A complete random design with 10 replicates was used, and evaluation included incidence and disease severity, the latter one was used to calculate the percentage of disease reduction (RE). Results from the in vitro test indicated that 4% of EE was statistically more effective with100% of ICM reduction. With regard to the in vivo test, it was found that EE at 20% showed the highest RE (100%) at 14 days. Results of the research indicate that leaf extract from this plant might be an alternative to control celery early blight. Key words: Natural control, secondary metabolites, incidence, severity, phytochemistry

INTRODUCCION

La producción en el cultivo del célery (Apium graveolens L.), especialmente en Quibor, estado Lara y parte baja de La Grita, estado Táchira, se ve afectada por el tizón temprano o candelilla temprana,

ocasionada por Cercospora apii Fresen. El hongo puede ser transmitido por semilla (Koike et al., 2007) y sobrevive en residuos de plantas enfermas, desde donde se disemina a otras (Arden y Macnab, 1986; Koike et al., 2007). Los síntomas se caracterizan por manchas foliares necróticas, con márgenes muy bien

Ramos de León et al. Efecto del extracto etanólico de albahaca sobre Cercospora apii y el tizón temprano del celery


delimitados y donde puede estar involucrada la producción de una toxina, la cercosporina, por parte del organismo patógeno, la cual no es específica al hospedante (Assante et al., 1977; Arden y MacNab, 1986; Choquer et al., 2005). Las pérdidas de producción en el cultivo dependen del grado de desarrollo del vegetal, del nivel de severidad y de si se presentan las condiciones adecuadas para el desarrollo del hongo (Sorribas e Izquierdo, 1992).

El consumo directo, fresco ó hervido del

vegetal, requiere un alto grado de salubridad, por lo que debe evitarse los tratamientos químicos para el control de sus enfermedades (Maroto, 2002; García y Pacheco, 2008). Debido a esto, se hace necesario desarrollar investigaciones, destinadas a probar otras alternativas para su control. El uso de extractos vegetales se ha planteado como una de ellas para el manejo de fitopatógenos y las enfermedades que estos ocasionan.

El efecto de los extractos vegetales en el

control de patógenos y las enfermedades que estos ocasionan se le atribuye a sus metabolitos secundarios (MS) constitutivos, los cuales cumplen, entre otras funciones, un papel importante en los mecanismos defensivos de las plantas (Makkar et al., 2007). Entre estos, los terpenoides, aceites esenciales (monoterpenoides y sesquioterpenoides), los flavonoides y los compuestos fenólicos intervienen en las interacciones ecológicas entre la planta y su ambiente (Lincon y Zeiger, 2006), actuando como antifúngicos, nematicidas y antimicrobianos (Paiva, 2000; Shen et al., 2000; Eisenreich et al., 2001; Taiz y Zeiger, 2002).

Ocimum basilicum L., comúnmente conocida

como albahaca, se ha utilizado como planta medicinal y su efecto se debe a los alcaloides, taninos, flavonoides y compuestos fenólicos (Nakatani, 1997); contiene eugenol, eugenol metílico, carvacrol, cariofilina y otros MS biológicamente activos con propiedades insecticidas, nematicidas, fungistáticos y antimicrobianos (Charteje et al., 1982; Reuveni et al., 1984; Wannissorn et al., 2005 y Fernández et al., 2007). Awuah (1994), utilizó los extractos acuosos de O. gratissimum y malojillo (Cymbopogum citratus (DL) Stapf) para comprobar su efecto en el control de Phytophthora palmivora Butler, en frutos de cacao, logrando suprimir al patógeno en un 75%, lo que fue comparable con el efecto obtenido con un agroquímico.

Por su parte, Sánchez et al. (2000) caracterizaron químicamente los aceites esenciales de albahaca (O. basilicum) por sus propiedades antisépticas y controladores de Alternaria sp. y Penicillium digitatum (Pers.). El tamizaje fitoquímico evidenció la presencia de triterpenos y esteroides, taninos, azúcares, flavonoides y saponinas, estas últimas muy escasas.

El objetivo de esta investigación fue

determinar y cuantificar los grupos de MS presentes en el EE de hojas de O. basilicum L., var. Genovese cosechadas en época de sequía y evaluar in vitro e in vivo el efecto del EE obtenido, sobre el control del tizón temprano del célery.


Obtención del extracto etanólico de Ocimum basilicum var. Genovese.

Plántulas de O. basilicum provenientes de semilla del producto comercial “La Semiorto Sementi” se plantaron en campo, en un suelo franco arcilloso de un área caracterizada como bosque muy seco tropical (López, 1995). En estado de prefloración, se realizaron varias cosechas de hojas durante los meses de Enero y Febrero (época seca). Las hojas se seleccionaron considerando que estuvieran plenamente desarrolladas y aparentemente sanas. Las hojas se secaron a la sombra durante 15 d, se pulverizaron en una licuadora convencional OsterMR y del polvo resultante se pesó 400 g y se maceró en 500 ml de etanol (96%), en frascos protegidos de la luz. Luego de 48 h, se procedió a la obtención del EE a partir del filtrado del macerado, con la ayuda de un rotoevaporador BrinkmannMR. Una vez evaporado el disolvente hasta sequedad, se obtuvieron 40mL del EE (aproximadamente el 10% del material vegetal utilizado) el cual fue almacenado en un frasco de vidrio color ámbar y almacenado a 10 ºC, hasta el momento de realizar los ensayos (Marcano y Hasegawa, 2002). Determinación y cuantificación de metabolitos secundarios en el extracto etanólico de Ocimum basilicum var. Genovese

Para la determinación se siguió la

metodología propuesta por Marcano y Hasegawa (2002). Los alcaloides, flavonoides y fenoles, se determinaron por cromatografía de capa fina, de tipo ascendente con cromatofolios de sílica gel MerckMR



cortados en láminas de 2,5cm x 7cm y en cada uno se dispensaron 2 gotas de EE, equivalentes a 7 µL del crudo a 0,7cm de la base, luego se colocaron por separado en una cámara para cromatografía, con el eluyente específico para cada grupo de MS (Cuadro 1). El EE se dejó ascender hasta 0,7 cm antes del borde superior del cromatofolio, se retiró y se dejó secar para luego, realizar el revelado respectivo según el grupo de MS a determinar (Cuadro 1).

Para la determinación de aceites esenciales, se

agitó el EE dentro de un recipiente, luego se destapó y por olfato se evidenció el aroma característico que le confiere este grupo de MS (Marcano y Hasegawa, 2002). Para el ensayo de saponinas, se tomó 1 mL del EE y 1 mL de agua destilada (1:1) mezclándolos en un vial, luego se agitó por 1 min y se dejó reposar 20 min. Transcurrido este tiempo se observó una espuma persistente, indicio de la presencia de este grupo de MS (Marcano y Hasegawa, 2002).

Para la cuantificación de los fenoles totales,

flavonoides y alcaloides se siguió la metodología de Vásquez et al., (2008) para lo cual las bandas que contenían los MS + la sílica gel fueron cortadas del cromatofolio y pesadas; un área similar fue del mismo modo cortada y pesada en un cromatofolio testigo sin EE, la diferencia de peso indicó la cantidad del compuesto secundario en el crudo total

Determinación del efecto in vitro del extracto etanólico de Ocimum basilicum var. Genovese sobre el crecimiento micelial de Cercospora apii.

Para evaluar el efecto del EE de hojas de

albahaca (O. basilicum var. Genovese) sobre el crecimiento micelial de C. apii, se realizaron pruebas siguiendo la metodología utilizada por Araujo et al. (2007). El EE se mezcló con el medio papa dextrosa agar (PDA) estéril, en las concentraciones de 0; 1;

1,5; 2; 2,5; 3,0 y 4,0 % (v/v) y se vertió en cápsulas Petri. Luego de la solidificación del medio, se colocó en el centro de cada cápsula un disco de micelio de 5 mm de diámetro, extraído de un cultivo de C. apii e incubado a temperatura ambiente (27 ± 2ºC). Se midió el diámetro de la colonia cada 7 d, hasta que el crecimiento en el tratamiento testigo (0 % de inhibición) completó toda la capsula (9 cm). Con los datos obtenidos en la última medición (35d), se calcularon los porcentajes de inhibición del crecimiento micelial (ICM) ocasionado por cada tratamiento, mediante la fórmula:

(do - dc)ICM = x 100

do

Donde:

ICM = Porcentaje de inhibición del crecimiento micelial.

do = Diámetro de la colonia del testigo (0 %).

dc = Diámetro de la colonia con la

concentración prueba. Determinación del efecto in vivo del extracto etanólico de Ocimum basilicum var. Genovese sobre el desarrollo del tizón temprano del célery (Apium graveolens L.)

Plantas de célery de la variedad Utah 52/70

de tres meses de edad fueron cultivadas en bolsas de polietileno, conteniendo un sustrato preparado con tierra y cáscara de arroz (1:1). Las plantas fueron colocadas bajo condiciones de cobertizo abierto, con techo de láminas plásticas corrugadas transparentes, a una temperatura y humedad promedio de 27ºC y 82,5%, repectivamente, durante el periodo del ensayo. Las plantas se regaron cada 48 h y se fertilizaron dos

Cuadro 1. Solventes y métodos de revelados en la determinación de alcaloides, flavonoides y fenoles en extracto etanólico

de Ocimum basilicum L. var. Genovese.

Metabolitos secundarios

Relación (ml) Eluyentes usados Revelado

Alcaloides 9:2:1 N-butanol (99,5%), ácido acético (99,7%) y agua

Lámpara de luz ultravioleta (365nm). Una coloración violeta o anaranjada indica la presencia.

Flavonoides 6:3,5:1 Benceno (99,8%), ácido acético y agua

Lámpara de luz Ultravioleta (365nm). Una coloración fluorescente blanca indica la presencia

Fenoles 9:1 Agua y ácido acético (99,7%)

Cloruro férrico al 1%. Una coloración marrón-anaranjada es indicativo de presencia

Fuente: Marcano y Hasegawa (2002)



veces con 12-12-17/2 (MgO) a dosis de 1g/planta. Para la obtención del inóculo, se utilizaron conidios de C. apii provenientes de cultivo in vitro, se asperjaron sobre plantas de celery y después de 30d los folios que mostraron la enfermedad, se sumergieron en agua destilada, se agitaron para deprenderlos y obtener una suspensión cuya concentración fue ajustada a 8 x 104 conidios/mL, mediante el uso de un hematocímetro.

La inoculación de las plantas de célery

destinadas al ensayo in vivo, se realizó en horas de la tarde mediante aspersiones foliares de la suspensión de conidios con ayuda de un atomizador manual y a una razón de 5 mL/planta. Luego, se cubrieron las plantas con bolsas plásticas transparentes por 72 h, para mantener la humedad por encima de 90%, permitiendo la germinación de los conidios del patógeno y la infección de los tejidos de la planta.

Para la aplicación de los tratamientos se

prepararon las concentraciones de EE diluyéndolo en agua y asperjándolo con un atomizador manual a razón de 5 mL/planta, los cuales se aplicaron semanalmente, durante 3 semanas, comenzando 120 h después de la inoculación de las plantas. Los tratamientos fueron T1: testigo absoluto; sin inóculo, sin aplicación de extracto (SISE); T2: planta inoculada, sin aplicación de extracto (CISE); T3: planta inoculada, con aplicación de EE al 5 % (CICE 5 %); T4: planta inoculada, con aplicación de EE al 10 % (CICE 10 %); T5: planta inoculada, con aplicación de EE al 15 % (CICE 15 %) y T6: planta inoculada, con aplicación de EE al 20 % (CICE 20 %). Se utilizó un diseño completamente al azar con 10 plantas por tratamiento.

Las evaluaciones se realizaron cada 7 d,

durante 4 semanas. Se determinó la incidencia de la enfermedad como el porcentaje de hojas enfermas por planta. Para el cálculo del porcentaje de reducción del daño (RE), se escogieron al azar tres hojas jóvenes infectadas, completamente desarrolladas por planta y un foliolo de cada una; con un vernier digital se midió el tamaño de las lesiones (largo x ancho) en éste y se restó el tamaño de la lesión del testigo con inoculación y sin extracto (CISE), del valor obtenido de cada tratamiento. Se realizó el análisis de varianza y la comparación de medias mediante la prueba de Tukey, utilizando el programa Statistix 8.0. Con las medias, además, se construyeron las curvas de progreso de la enfermedad.


Determinación y cuantificación de los grupos de metabolitos secundarios en el extracto etanólico de Ocimum basilicum var. Genovese.

En el extracto se encontró la presencia de

alcaloides, flavonoides, fenoles, aceites esenciales y saponinas (no mostrado). En relación a la cuantificación, se evidenció una mayor concentración de fenoles (230,91 mg/mL), seguido de alcaloides (60,0 mg/mL) y de flavonoides (51,36 mg/ml). La presencia de alcaloides, taninos, flavonoides y compuestos fenólicos ya había sido señalada por Nakatani (1997), atribuyéndose a los mismos los principios activos como insecticida, nematicida, fungistáticos y antibacteriales (Reuveni et al., 1984; Wannissorn et al., 2005; Fernández et al., 2007). Del mismo modo, Sánchez et al. (2000) evidenciaron la presencia de abundantes triterpenos y esteroides, taninos, azúcares, flavonoides y saponinas muy escasas. Efecto del extracto etanólico de Ocimum basilicum L., var. Genovese sobre el crecimiento micelial de Cescospora apii Fressen.

Todos los tratamientos provocaron una reducción del crecimiento micelial (Cuadro 2). La prueba de medias, indicó diferencias significativas (P≤ 0,05) entre tratamientos en cuanto al porcentaje de ICM, siendo el EE al 4% el más efectivo, evitando totalmente el crecimiento del patógeno. El segundo tratamiento más efectivo fue el de 3 %, con un 54,9 % de ICM, el resto de los tratamientos fueron menos efectivos y sin diferencias estadísticamente relevantes entre sí. El resultado mostró una alta susceptibilidad Cuadro 2. Efecto de seis concentraciones de extracto

etanólico de Ocimum basilicum L. var. Genovese sobre el porcentaje de inhibición del crecimiento micelial (ICM) de Cescospora apii Fressen.

Extracto etanólico (%) ICM (%)

4,0 100,0 a 3,0 54,9 b 2,5 34,1 c 2,0 24,6 cd 1,5 24,4 cd 1,0 18,7 d

Coeficiente de variación (%) 12,51 Promedios con igual letra no presentan diferencia significativa según Tukey (P ≤ 0,05)



del hongo al EE de albahaca, similar efecto obtenido por Peña (2011) con el extracto de Lippia origanoides. No todos los hongos presentan tal grado de susceptibilidad a la albahaca, Mycosphaerella fijiensis, por ejemplo, requiere una alta concentración de los extractos (25 a 100%) para ser inhibido su desarrollo (Folleco y Castaño, 2006).

Efecto del extracto etanólico de Ocimum basilicum L. var. Genovese sobre el desarrollo del tizón temprano de Apium graveolens L.

Se encontraron diferencias significativas (P≤ 0,05) entre los tratamientos en cuanto a la incidencia del tizón temprano, en cada fecha de evaluación. Todos los tratamientos causaron una disminución en el número de hojas enfermas, sin embargo, la prueba de medias indicó que el tratamiento con inoculación y aplicación de extracto (CICE) al 20% resultó ser el más efectivo, con los menores valores en todas las fechas de evaluación (Cuadro 3). Los resultados mostraron que a medida que se aumentaron las concentraciones de EE, menor fue la incidencia de la enfermedad en las plantas tratadas. Las plantas inoculadas y sin aplicación de extracto (CISE) mostraron una incidencia cercana al 63 %, a los 35 d de iniciada la prueba, mientras que las plantas en el tratamiento CICE 20 %, en ese mismo tiempo, mostraron una incidencia del 15 %, lo que representó una disminución del 75,8 %. Más aún, una aplicación del 5% del extracto produjo una disminución de la incidencia de la enfermedad cercana al 50 %.

Con respecto a la severidad de la enfermedad, se observó que todas las concentraciones causaron una disminución del daño. La prueba de medias, indicó diferencias significativas (P≤ 0,05) en el porcentaje de reducción de la enfermedad (Cuadro 4). En las cuatro evaluaciones la concentración del EE al 20 % resultó ser la más efectiva, con una reducción de la enfermedad del 100 % a los 14 d, y que al final de ensayo (35 d) aún permanecía cercana al 95 % de reducción. Es importante resaltar que incluso el EE al 5 % redujo el daño en un 69 %.

Las curvas de progresión del tizón temprano del célery (Figura 1) mostraron que con la aplicación del EE de hojas de O. basilicum L., var. Genovese no solo se redujo la severidad de la enfermedad, sino también retardó el inicio de la aparición de ésta, lo cual le da al cultivo una ventaja considerable en el desarrollo epidemiológico, ya que un retraso en la aparición de la enfermedad le permitiría a la planta alcanzar la época de cosecha con un mínimo de daño, y por lo tanto una disminución importante en el uso de productos químicos. Ese retardo fue igualmente dependiente de la concentración de producto aplicado, siendo hasta de 28 d en el caso de CICE 20%. La infección en las plantas del tratamiento sin inoculación y sin aplicación de extracto (SISE) ocurrió de manera natural por la diseminación de las esporas a través del viento, por el impacto de las gotas de agua de riego y/o por el contacto con las plantas inoculadas debido a la cercanía entre ellas (Arden y MacNab, 1986).

La primera manifestación de los síntomas del tizón temprano del célery ocurrió en las plantas

Cuadro 3. Efecto de las distintas concentraciones de del extracto etanólico de Ocimum bacilicum, L. var Genovese sobre la incidencia del tizón temprano de Apium graveolens L.

Trata- Incidencia (%) mientos 14 días 21 días 28 días 35 días SISE 0,99 b 24,10 ab 38,81 a 49,86 ab CISE 30,83 a 42,17 a 46,48 a 62,83 a CICE 5% 20,50 a 30,17 a 36,11 a 32,41 abc CICE 10% 18,67 a 24,00 ab 25,67 ab 24,50 bc CICE 15% 13,76 a 20,58 ab 24,38 ab 18,87 bc CICE 20% 0 ,00 b 7,00 b 14,26 b 15,19 c C. V. (%) 56,08 45,87 26,42 38,83 Promedios con igual letra no presentan diferencia significativa según Tukey (P ≤ 0,05) SISE: sin inóculo y sin extracto; CISE: con inóculo y sin extracto; CICE 5%: con inóculo y extracto al 5%; CICE 10%: con inóculo y extracto al 10%; CICE 15%: con inóculo y extracto al 15%; CICE 20%: con inóculo y extracto al 20%. C. V. = Coeficiente de variación

Cuadro 4. Efecto de las distintas concentraciones del

extracto etanólico de Ocimum bacilicum, L. var Genovese sobre el porcentaje de reducción del tizón temprano de Apium graveolens L.

Trata- Reducción de la enfermedad (%) mientos 14 días 21 días 28 días 35 días CICE 20% 100,00 a 99,85 a 92,12 a 94,80 a CICE 15% 91,00 ab 94,35 ab 86,58 ab 87,04 ab CICE 10% 89,59 ab 89,40 b 73,78 bc 72,68 ab CICE 5% 78,04 b 87,35 b 68,36 c 69,06 b C. V. (%) 17,33 9,06 14,77 23,90 Promedios con igual letra no presentan diferencia significativa según Tukey (P ≤ 0,05) CICE 5%: extracto etanólico al 5%; CICE 10%: extracto etanólico al 10%; CICE 15%: extracto etanólico al 15%; CICE 20%: extracto etanólico al 20%. C. V. = Coeficiente de variación



pertenecientes al testigo inoculado y sin extracto, 10 días después de iniciada la prueba. Al ser cubiertas las plantas con bolsas plásticas, al momento de la inoculación durante 72 h, fueron generadas las condiciones de humedad relativa cercana al 100% y entre 15 y 30°C, ideales para que ocurriera la penetración del patógeno en los tejidos de las plantas (Arden y MacNab, 1986). Los síntomas aparecieron en un tiempo mayor al observado por Peña (2011), con el mismo patosistema y quien los observó a los 7 d. Se presume que dicho retardo, fue debido a la diferencia en la suspensión de conidios, ya que este autor usó una mayor concentración (1 x 105 conidios/mL) que la utilizada en la presente investigación. La reducción de la enfermedad en este experimento fue mayor a la reportada por este mismo autor, quien logró un 29,5 % con L. origanoides al 10 %, en la última semana de evaluación, mientras que en esta investigación se obtuvo una reducción de enfermedad del 72,7 % con la misma concentración de extracto, esto demuestra la mayor efectividad del EE de albahaca en el manejo del tizón temprano del célery.

Los resultados obtenido in vitro e in vivo

sugieren que el efecto del extracto de hojas de O. basilicum L., var. Genovese se debe a los metabolitos secundarios presentes en el extracto. El análisis

fitoquímico indicó la existencia de fenoles, alcaloides, flavonoides, aceites esenciales y saponinas, por lo que el siguiente paso en la investigación será la separación de los grupos de metabolitos y su evaluación contra el patógeno.

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Culture and nutrient values of Limicolaria aurora (Jay, 1989) (Mollusca: Achatinidae) raised in two different substrates

Valores del cultivo y de nutrimentos de Limicolaria aurora (Jay, 1989) (Mollusca: Achatinidae) criados en dos

diferentes sustratos

Olukayode Amos SOGBESAN 1 and Adiaha Alda Alex UGWUMBA2

1Department of Fisheries, Federal University of Technology, Yola, Nigeria and 2Department of Zoology, University of Ibadan, Ibadan, Nigeria. E mails: [email protected] and [email protected]

Corresponding author

Received: 06/04/2011 First reviewing ending: 03/05 2012/ First review received: 03/25/2012 Second reviewing ending: 06/01/2012 Second review received: 06/05/2012 Accepted: 06/05/2012

ABSTRACT

One hundred adult garden snails Limicolaria aurora (Jay, 1989) of weight ranging from 2.7g-3.8g (mean weight 3.25±0.55g) and height 4.2cm -5.1cm (mean 4.65±0.4cm) were cultured in soil substrate and cellulose substrate in wooden boxes (0.9mx0.6mx0.3m) for 84 days. The results of the experiment showed that cellulose substrate was a better substrate for the culture of garden snails than soil. Higher mean weight gain 2.23g/snail, relative growth rate 68.65%, hatchling production of 30 hatchlings/week; feed conversion ratio 7.75 and final condition factor of 1.91 were recorded from cellulose substrate while the control substrate (soil) had the lower result. Growth and feed utilization were not significantly different (p>0.05) in the two substrates with t=0.5115; p=0.3091 and t=0.2011, p=0.4252 respectively. A significantly (p<0.05) high positive correlation r=0.9676 existed between the bi-monthly growth and time in the two substrates. Higher hatching rates of 30 hatchlings/snail were recorded in cellulose substrate while lower hatchling rates of 20 hatchlings/snail were recorded in soil substrate. The hatchling rates were significantly different (p<0.05) between the two substrates. Fish meal had the higher crude protein of 71.46% and garden snail meal had 66.76%. There was no significant difference (p>0.05) between the crude protein content of fish meal and garden snail meat. Based on the results of this study cellulose substrate could be recommended as a substitute for soil in the culture of garden snail and that garden snail could be a reliable substitute for fishmeal in fish and livestock diets. Key words: garden snail, cellulose substrate, soil substrate, growth, feed utilization, productivity

RESUMEN Cien caracoles de jardín adultos de peso entre 2,7 a 3,8 g (promedio 3,25 ± 0,55g) y altura entre 4.2 a 5.1cm (promedio 4,65 ± 0,4cm) se cultivaron en sustrato de suelo y sustrato de celulosa en cajas de madera (0,9 mx0,6mx0,3m) durante 84 días. Los resultados del experimento mostraron que el sustrato de celulosa fue un mejor sustrato para el cultivo de caracol de jardín que el suelo. Mayor ganancia de peso promedio 2,23g/caracol, tasa relativa de crecimiento 68,65%, eficiencia de eclosión 30 eclosiones/semana; tasa de conversión alimenticia 7,75 y factor de condición final 1,91 se registraron en el sustrato de celulosa, mientras que el control tuvo el menor resultado. El crecimiento y la utilización del alimento no fueron significativamente diferentes (p>0,05) en los dos sustratos con t=0,5115, p=0,3091 y t=0,2011, p=0,4252, respectivamente. Una alta correlación positiva y significativa (p<0,05) (r=0,9676) se encontró entre el crecimiento bi-mensual y el tiempo en los dos sustratos. La mayor tasa de eclosión de 30 eclosiones/caracol se registró en el sustrato de celulosa mientras que la menor tasa, 20 eclosiones/caracol se registró en el sustrato de suelo. La tasa de eclosión fue significativamente diferente (p <0,05) entre los dos sustratos. La harina de pescado tuvo la proteína bruta más alta con 71,46% y la harina de caracol de jardín tuvo 66,76%. No hubo diferencias significativas (p>0,05) entre el contenido de proteína cruda de la harina de pescado y la carne de caracol de jardín. Con base en los resultados de este estudio, el sustrato de celulosa pudiera ser recomendado en el cultivo de caracol de jardín Palabras clave: caracol de jardín, sustrato de celulosa, crecimiento, utilización alimenticia, productividad

INTRODUCTION

Limicolaria, a snail of the Family Achatinidae, originated from Martinique (West

Indies) and was introduced to West Africa by some Martinicans who had lived in West Africa (Crowley and Pain, 1970) and has become widely distributed in West African countries most especially Guinea,

Sogbesan and Ugwumba. Culture and nutrient values of Limicolaria aurora raised in two different substrates


Nigeria, Cameroun and Gabon (Egonmwan, 1988 and Ebenso, 2002). Limicolaria is adaptable to different habitats. It is mainly found in woods, fields, sand dunes, and gardens. This adaptability does not only increase range of the genera, but it also makes their farming easier and less risky. Achatiniculture, the act of snail (belonging to the Achatinidae family) farming (Thompson and Cheney, 1996), on a large-scale basis requires a considerable investment in time, equipment, and resources. Limicolaria aurora (Jay, 1989), one of the garden snails found in Nigeria and other West Africa countries (Crowley and Pain, 1970) has high reproductive potential and nutritive value, which favorably competes with that of fish meal. Most works on Achatiniculture have limitations on the culture substrate to soil substare or agro-waste (FAO, 1985; Egonmwanm 1990a; Thompson and Cheney, 1996; Labao et al.,2000 and Ebenso, 2002), There is dearth of information on the utilization of another culture substrate apart from the conventional soil hence a need for this study so as to access another culture substrate especially from agro-industrial waste and also the garden snail potential as fish meal replacer in aquaculture and animal husbandry.

MATERIALS AND METHODS Composition and preparation of culture substrates

Two substrates were investigated for their

heliciculture efficiency and production capacity for the Garden snail, L. aurora culture. The substrates were:

1. Soil Substrate (Control) - Coded Gs1. 2. Cellulose substrate – Coded Gs2.

Gs1- Soil substrate Loamy soil as collected from a nearby garden

within National Institute for Freshwater Fisheries Research Institute (NIFFR), New-Bussa, Nigeria Hatchery Complex using spade and oven dried at 700C for 3 hours, after which the chunk was loose. The baked loamy soil was used to fill the culture boxes (0.9m x 0.6m x 0.3m) to two-thirds of their depth and covered with coarse sand. Stones were placed on top of the sand to mimic a natural habitat. 10 adult Earthworms (H. euryaulos) were added to each box to aerate the soil and clean up the culture substrate as detailed out by (Thompson and Cheney,

1996). The pH of the soil varied between 5.5 - 6.8 due to where it was collected.

Gs2- Cellulose substrate The cellulose substrate used was prepared as

described for earthworm culture following Sogbesan and Madu (2003) Method. The cellulose substrate contains 30% saw dust, 20% Rice bran, 20% Mushroom (Termitomyces sp.), 15% Centro-leaves (Centrosema sp) and 15% Poultry droppings which were composited for 4weeks. The pH varied between 5.2 - 6.0. The substrate was used to fill the culture boxes to two-thirds of its depth. Stones were added to mimic a natural environment and 10 adult earthworms were introduced for aeration of the substrate and clean up the culture substrate as detailed out by (Thompson and Cheney, 1996). Collection of the garden snails A total of 100 adult garden snails of weight range, 2.7-3.8g (mean 3.25 ± 0.55g) and height (i.e. the distance between the apex and basal margin of the peristome of the snail’s shell) range, 4.2 - 5.1cm (mean 4.65 ± 0.4 cm) were collected randomly for 3 days by handpicking from the wild within NIFFR environment between 6.00 a.m. - 7.00 a.m. They were transported in a plastic container from the wild to the experimental laboratory for culture. The snails were then kept in a wooden box (0.9m x 0.6m x 0.3m) and fed on fresh pawpaw, Carica papaya leaves for one week before the commencement of the experiment. Culture boxes

Four wooden boxes of dimension 0.9m x

0.6m x 0.3m were used for this experiment. The boxes were partitioned in a similar way as those used for earthworm culture. Water and feeding troughs were put in each box. The boxes were placed outdoor under a tree and the lid of each box was covered with banana leaves for shade and moisture conservation. Bedding and stocking

The boxes were filled to two-thirds of their depth with each culture substrate in duplicates. Water was sprinkled on the substrates twice daily to keep them moist. The boxes were stocked with garden snails of known weights and heights at the rate of 20 (twenty) garden snails per box. The experiment lasted for 14 weeks.



Feeding of garden snails

The snails were fed with fresh pawpaw leaves as a major diet supplemented with bone meal at 15% of the body weight once a day (Thompson and Cheney, 1996 and Ebenso, 2002). The quantity fed was adjusted with changes in the weekly weight of the garden snails. Sampling of garden snail

All garden snails in each box were sampled

fortnightly for their weight and height of shell. The dead snails were removed, the number counted and recorded and discarded. To minimize disturbance, eggs were not search for within the culture substrate rather newly hatched baby snails that emerged were counted and recorded. Harvesting of garden snails

At the end of the experimental period, all the

snails were collected by handpicking, counted and their weights and heights were measured using sensitive weighing balance (Ohaus-LS200 Model) with maximum weight sensitivity of 300g and Vernier caliper respectively. Proximate analysis of garden snail meat and fish (Clupeid) meal The garden snail meat and fish meal were analysed for crude protein, crude fibre, crude lipid, ash, Nitrogen free extracts, mineral salts, gross energy, and amino acids according to Association of Analytical Chemist Methods (A.O.A.C. 2000).The minerals in the ash was brought into solution by wet digestion using Conc. HNO3 (63%), Perchloric acid (60%) and Sulphuric acid (98%) in the ratio of 4:1:1 (Harris, 1974). Potassium and Sodium was determined using flame photometer (Allen, 1974). Phosphorus was determined using spectronic 20E, while Magnesium by Perkin Elmer Atomic Absorption Spectrophotometer Model 2900. Statistical Analysis All data collected were subjected to single analysis of variance [ANOVA}. Least Significance differences (LSD) was used to determine the level of significance among treatments. Correlation and regression analysis was carried out to determine the

relationship between the treatments and some of the parameters using SPSS 10.0 Windows 2000.

RESULTS There was a gradual rise in the bi-monthly

growth pattern of the garden snail from the two culture media throughout the experimental period (Figure 1.) with garden snails cultured in the cellulose substrate having higher final total shell’s height of 6.6cm/ snail then those cultured in the control (soil substrate), by 6.3cm shell height/snail (i.e. soil substrate). However, growth was not significantly different (p>0.05) in the two substrates. Higher significantly (p<0.05) positive correlation r=0.9938 and lower correlation r=0.9801 existed between the bi-monthly growth and culture time in the soil and cellulose substrates respectively as shown in Figure 2 and Figure 3.

Garden snails cultured in cellulose substrate recorded the higher mean weight gain of 2.23g/snail/week while the lower mean weight gain of1.23g/snail/week was recorded in soil substrate (Table 1). There was significant difference (p<0.05) between the mean weight gain from the two substrates. The higher relative growth rate of 68.86%

Figure 1. Bi-monthly growth pattern of garden snail Limicolaria aurora cultured in different substrates in Nigeria.



was recorded in cellulose substrate while the lower value of 37.85% in soil substrate. The garden snails cultured in soil substrate had lower specific growth rate of 0.17%/day while those cultured in cellulose substrate had higher specific growth rate 0.27%/day. Lower survival rate of 75% was recorded in garden snail cultured in soil substrate while higher survival rate of 90% was recorded from garden snail raised in cellulose substrate. Higher condition factor value of 1.91 was recorded from cellulose substrate while 1.79

was recorded from soil substrate. There was a significant difference (p<0.05) between the condition factor derived from the two substrates.

Higher food conversion ratio of 4.34 was

recorded in garden snail cultured in soil substrate while lower feed conversion ratio of 3.20 was recorded in cellulose substrate (Table 1). There was

Table 1. Growth performance, productivity indices and feed utilization of garden snail Limicolaria aurora using different substrates for 84 days in Nigeria.

Parameters Soil substrate Cellulose substrate Total Initial weight (g) 65.0 65.0 Mean Initial weight (g/snail) 3.25 3.25 Mean Initial height (cm) 4.1 4.1 Total Final weight (g) 67.20 b 98.64 a Mean Final weight (g/snail) 4.48 b 5.48 a Mean final height (cm) 6.3 6.6 Mean weight gain (g/snail) 1.23 b 2.23 a Biomass Production (g/ snail) 0.1 b 0.19 a Relative growth rate (%) 37.85 b 68.86 a Daily growth index (g/day) 0.20 b 0.34 a Specific growth rate (%/day) 0.17 b 0.27 a Production efficiency 4.48 b 5.48 a Hatchling production (no./ week) 20 b 30 a Mean Food Supplied (g/snail) 15.85 17.28 Food Conversion ratio 12.89 b 7.75a Gross food conversion efficiency (%) 23.04 b 31.25 a Protein efficiency ratio 0.47 b 0.79 a Initial condition factor (k1) 4.72 4.72 Final condition factor (k2) 1.79b 1.91a Survival rate % 75 b 90 a All values on the same row with the different superscripts are significantly different (p<0.05)

Figure 2. Linear regression of the bimontly growth of garden snail Limicolaria aurora cultured in soil substrate in Nigeria.

Figure 3. Linear regression of the bimontly growth of garden snail Limicolaria aurora cultured in cellulose substrate in Nigeria.



significance difference (p<0.05) between the means of the food conversion. Higher gross food conversion efficiency of 31.25% was recorded in cellulose substrate while the lower value of 23.04% was recorded in those cultured in soil substrate. Higher protein efficiency rate of 0.79 was recorded in cellulose substrate raised garden snail and lower protein efficiency rate of 0.47 was recorded in those cultures on soil substrate. The means of these values were significantly different (p<0.05).

Biomass production value was higher in cellulose substrate with value 0.19g of snail/week and lower in soil substrate (0.10g of snail/week). There was significant difference (p<0.05) between the means of the biomass production values. The garden snail cultured in cellulose substrate had the higher production efficiency of 5.48g/snail while lower production efficiency of 4.48g/snail was from soil substrate. There was significant difference (p<0.05) between the production efficiency from the two substrates. The hatching production was higher in cellulose substrate with 30 hatchings/week and lower in soil substrate with 20 hatchlings/week.

Table 2 shows the proximate, energy and

mineral composition of the garden snail meal and fish

meal. Fishmeal had the higher crude protein of 71.64% which is not significantly difference (p>0.05) to that of garden snail meat meal, 66.76%.

Table 3. shows the essential amino acids of

the garden snail meal and fish meal. Fishmeal had the higher values of amino acids histidine, leucine, lysine and methionine which are significantly different (p<0.05) to those of garden snail meat meal. In the other hand, garden snail meat meal had the higher values of amino acids arginine and isoleucine (p<0.05) than those of fishmeal.

DISCUSSION The results from this study show that cellulose substrate had better potential for garden snail culture than the normal and traditionally used soil substrate. In their natural habitat, garden snails prefer high humus, especially humus that contains dead and decayed leaves. In this study, they have demonstrated greater growth in the cellulose substrate, which is richer in organic compounds than the soil substrate since it contains poultry manure. Ademolu et al. (2004) reported snails fed poultry manure based-diet to have highest total weight gain, best relative growth rate and highest shell circumference gain. This good performance of poultry

Table 3. Essential Amino Acids (% dry weight) of garden

snail Limicolaria aurora meat and fish meal.

Essential Amino Acids Garden snail meal

Fishmeal (clupeids)

Arginine 11.99±0.11a 5.34±0.17b Histidine 1.77±0.12b 4.19±0.06a Isoleucine 6.23±0.32a 2.62±0.07b Leucine 6.79±0.12b 8.31±0.09a Lysine 5.10±0.20b 10.96±0.09a Methionine 1.33±0.06b 2.26±0.05a Phenylalanine 5.04±0.005 5.52±0.05 Threonine 5.91±0.2 5.28±0.6 Valine 5.90±0.8 5.88±0.05 Total essential amino acids 50.06±2.89 50.36±2.31 Crude Protein % 66.96±3.6 71.64±4.6 Chemical score (%) 95.9±0.52a 96.7±0.4a Cs/Ps (%) 68.9±0.50a 64.9±0.36a EAA:CP 0.76±0.08a 0.72±0.02a Values on the same column with the different superscripts are significantly difference (p<0.05). Mean±SE Keys: Cs:Ps = ratio of the chemical score to crude protein. EAA:CP: ratio of the essential amino acid to crude protein.

Table 2. Proximate and mineral composition (% dry

weight) of garden snail Limicolaria aurora meat and fish meal in Nigeria.

Composition Garden snail meat

Fish meal (Clupeid)

Crude Protein % 66.76 b 71.46 a Crude Lipid % 7.85 7.97 Crude fibre % 4.10 a 1.18 b Ash % 6.48 b 7.33 a Nitrogen free Extract % 5.81 a 3.17 b Moisture % 9.00 8.89 Dry matter % 91.00 90.21 Sodium (g/100g) 2.32a 0.91b Calcium (g/100g) 1.13b 3.53 a Potassium (g/100g) 2.23a 0.96b Phosphorus (g/100g) 0.15b 2.4a Magnesium (g/100g) 0.28a 0.08b Gross Energy kJ/100g 2006.27 b 2074.73a Calculated E:P 29.97 29.03 Metabolizable Energy kJ/100g 1504.95 1556.05 Digestible Energy kJ/100g 2.54 3.15 All values on the same row with the different superscripts are significantly difference (P<0.05). E: P – Gross energy: Protein



manure has been opined by Elbously and Vandan Poel (1994) to the fact that poultry manure contains undigested feed and metabolic excretory products, which may enhance the growth of its consumers. Studies have also shown that poultry manure has a moderate nitrogen content, which could be utilized by animals (Elbously and Vander Poel, 1994), and snails, thus, have the ability to convert animal waste into body protein. The higher weight gain in cellulose substrate could be due to the proper utilization of the poultry dung present in the cellulose substrate. The fact that weight was gained by the snails from the two substrates was an indication that the feed (pawpaw leaves) fed to them was accepted and utilized for muscle development by the snail. FAO (1985), Amusan and Omidiji (1998) and Labao et al. (2000) reported that pawpaw leaves were more preferable by snails than any other vegetables or feeds. Although, the reason for this cannot be ascertained but could not be unlink to the presence of fibre in pawpaw leaves which aids digestion and motility of alimentary canal of the snail.

The better food conversion rate reported in cellulose substrate is in line with the report of Ajayi et al. (1987), Marryomez et al., (1985) and Egonwam (1988) that garden snail feed well on dead and rotten saw dust and other organic compost. There is possibility of the presence of single cell proteins since the cellulose substrate was a composite and this could also be a reason for better feed conversion rate in snail raised with this substrate. The mean weight gain reported in the two substrates used for this study is similar to the report of Egonmwan (1988), Amusan (1990), Ebenso (2002) and Amusan et al. (2002) for garden snails. Better hatchings reported in cellulose substrate than soil substrate is an indication that this substrate has better potential for productivity in snail. The hatching rate reported was higher than that of Egonmwan (1990a and b).

The result from this study also affirmed the

possibility of rearing this snail in isolation as a domestic animal which would help in the availability of this animal protein and ensure its survival so as to satisfy the demand for its meat as fish meal replacer; similar observation was reported Ademolu et al. (2004) for giant African land snail. The crude protein for garden snail meat meal from this study is higher than crude protein 62% and 60-70% reported by Serra (1998) and Odaibo (1997) respectively for golden snail and African giant snails respectively. The Lipid

content presented in this study is lower to 8.3% reported by Serra (1998). The garden snail meat protein was high enough to serve as single animal protein source needed by H. longifilis for proper growth and development which is the basic nutrient that cannot be compromised in the choice of ingredients for feed formulation and preparation (Zeitler et al., 1984). Protein has also been the reported as the most costly nutrient in fish diet. The nutrient quality of feed ingredient is one of the major prerequisite apart from availability before such ingredient is recommended for feed production. The crude protein content recorded of each of the non-conventional animals is in line with that of other alternative protein supplements of animal origin fed to fish (Wee, 1988) which indicates that feeding fish with any of these ingredients will not pose the problem of malnutrition on them.

CONCLUSION AND RECOMMENDATION

The utilization of cellulose substrate for the

Achatiniculture is environmentally friendly because the cellulose substrate was made of industrial and agro-allied waste which is pollutants. Adopting this method will assist in reducing the problem of disposing the bulk of these wastes. The snails raised could be a better animal protein source to replace the expensive fish meal in raising fish and other domesticated animals meant for man’s consumption.

ACKNOWLEDGEMENT

This study was sponsored by the Federal Government of Nigeria through National Institute for Freshwater Fisheries Research, New-Bussa (NIFFR), Nigeria. All the staff of Chemical laboratory of NIFFR is acknowledged for their assistance in analysing the experimental samples.

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Effect of utilization of different types of lipids on amino acid profile in muscles and liver of Ross-308 broiler strain

Efecto de la utilización de diferentes tipos de lípidos sobre el perfil de aminoácidos en músculos e hígado de

pollos de engorde Ross-308

Hassan Abdulla MOHAMMED and Erika HORNIAKOVA

Department of Animal Nutrition, Slovak Agricultural University, Nitra, Trieda A. Hlinku 2, 94976, Nitra, Slovakia Emails: [email protected], [email protected] and

[email protected] Corresponding author

Received: 01/23/2012 First reviewing ending: 04/03/2012 First review received: 04/21/2012 Second reviewing ending: 05/03/2012 Second review received: 05/16/2012 Accepted: 05/16/2012

ABSTRACT

In this work, the effect of three types of fat based on utilization of saturated fat (SF) and unsaturated fat (USF) with mixing them in different level proportion in diet for Ross-308 broiler strain chickens was investigated. Amino acids profile in breast and thigh muscle and liver were investigated. The trial lasted 42 days and divided in pre-starter (7 d), starter (9 d), grower (17 d) and finisher (5 d) for testing groups were enhanced with C group included 5% packed fat (commercial name of animal fat) and T1 included 2.5 % packed fat +2.5% rapeseed oil. T2 included 2.5% packed fat +2.5% sunflower oil. T3 included 2.5% packed fat +1.25 rapeseed oil +1.25% sunflower oil. The result observed the trial which including mixing of USF improved of amino acid profile in breast muscle. No significant differences (P>0.01) among all groups were found for different type of total amino acids except Threonine acid was significant differences (P<0.01), and in the experimental groups when compared to control group had higher value (35.29g.kg-1) versus T3 was lowest value (33.11g.kg-1) group. No significant differences (P>0.01) among all groups were found for thigh muscle. In liver, there were no significant differences (P>0.01), whereas cysteine acid was significantly different (P<0.01) and high value was found in group control (15.42g.kg-1). Key words: Broiler, fat, amino acid profile, human health

RESUMEN

En este trabajo se investigó el efecto de tres tipos de sustancias grasas basado en el uso de grasa saturada (GS) y grasa no saturada (GNS) y la mezcla entre ellas con diferentes niveles de proporción en la dieta de pollos de engorde Ross-308. Se investigó el perfil de aminoácidos en la pechuga y el músculo del muslo, así como del hígado. El engorde fue de 42 días de duración y las dietas de pre-inicio (7 d), inicio (9 d), crecimiento (17 d) y acabado (5 d) para los grupos de pruebas se han mejorado con el grupo C al 5% de grasa y T1 2,5% de grasa + 2,5% de semillas de colza. T2, 2,5% de grasa + 2,5% de aceite de girasol. T3, 2,5% de grasa + 1,25% de semilla de colza + 1,25% de aceite de girasol. La inclusión de la mezcla de GNS mejoró el perfil de aminoácidos en el músculo de la pechuga. No se encontraron diferencias significativas entre todos los grupos para el tipo diferente del total de aminoácidos excepto para el ácido treonina con diferencias significativas (p<0,01). En los grupos experimentales en comparación con el control el cual tiene el mayor valor (35.29 g.kg-1). T3 tuvo el valor menor (33.11g.kg-1). No se encontraron diferencias significativas (P>0,01) entre todos los grupos para el músculo del muslo. En el hígado, no se encontraron diferencias significativas (P>0,01), mientras que el ácido cisteína fue significativamente diferente (P<0,01) y se encontró un alto valor en el grupo control (15.42g.kg-1).

Palabras clave: pollos de engorde Ross-308, grasa, perfil de aminoácidos, salud humana

INTRODUCTION

Feeds are a major component of the total cost of broiler production. Broiler rations should be formulated to supply the correct balance of energy, protein and amino acids, minerals, vitamins and

essential fatty acids to allow optimum growth and performance (Lilly et al., 2011; Laudadio et al., 2012). Broiler meat is one of the principal sources to fill the genuine gaps of the animal protein and can play leading role in providing balanced diet (Alam and Khan, 2000). Poultry industry is producing meat

Mohammed and Horniakova. Effect of different types of lipids on amino acid profile in muscles and liver of broiler


and eggs under intensive husbandry, during the past half century; chicken meat production has changed from being a byproduct of the egg industry to an industry as an independent, with annual production of more than 7 billion broilers and roasters (Khan, 2009). Methionine and lysine are two important limiting amino acids obtained from poultry diet. The requirement of these two amino acids is substantial but variable for changes in genetic, nutrition and management of broiler chicks.

Feed consumption, growth rate and carcass

composition are affected by individual amino acids that is receiving considerable attention for development of broiler industry. Methionine acts as lipotropic agent through its role as an amino acid in balancing crude protein (Hesabi et al., 2008). It is well known that crude protein and lysine interaction is considered to be an important factor which affects performance and carcass quality of growing chicks; so the dietary requirement of crude protein is actually a requirement for the lysine contained in the crude protein (Rezaei et al., 2004). Poultry diets that are composed of natural feed stuffs can therefore be supplemented with small amounts of synthetic amino acids to meet the bird’s requirements for the most limiting amino acids (Aftab, 2007). Hussein et al. (1982) observed that the reduction of litter N and ammonia production may be accomplished by decreasing dietary crude protein to levels below the requirements. Some researchers have shown that reduced crude protein-amino acid supplemented diets support good growth and feed consumption of broilers (Aletor et al., 2000). Addition of methionine over and above the recommended requirement of broilers improves their performance in terms of body weight gain and food conversion efficiency (Simon et al., 1995).

The aim of this study was to find the

influences of utilization different type of lipids and their proportion on amino acid profile in broiler muscles and liver, which reflected on human consumer’s health.


Experimental trial

The experiment was conducted in Vígľaš; Testing station with 800 broiler chickens of the Ross -308 line. The objective of this study was to investigate the influence of utilization difference sector of fat (saturated and unsaturated) as a feed additive. This experiment was done at the basis of cooperation university test farm in Kolíňay in Slovakia republic. The fat added to complete feed mixtures manufacturer in different concentration at all the groups, according to the scheme and design of experiment shown in Table 1. All other feed ingredients, mineral feed premixes and additives used in the same batch in all groups in the production of each type of complete feed mixtures.

Management

Broiler chickens were kept under the Ross

recommended procedure. Water, heating, conditions of hall, rations distributed adlibitum and uniform light provide 24 hours daily. Chickens were housed on the deep litter in the same technological conditions. Microclimate indicators in the range of temperature and humidity were measured and recorded three times per day, at 7.00 am, 12.00 and 17.00 pm. Amino acid analysis

Cysteine and methionine oxidized to cysteic

acid and methionine sulphone respectively prior to hydrolysis. All the other amino acids determined in unoxidized sample. Oxidation is performed at 0oC with a performic acid/phenol mixture. Excess oxidation reagent is decomposed with sodium disulphite. The oxidised or unoxidised sample is hydrolyzed with hydrochloric acid (HCl = 6mol.l-1) for 23 hours at 110 oC. The hydrolysate is adjusted to pH 2.20. The amino acids are separated by ion exchange chromatography and determined by reaction with ninhydrin using photometric detection at 570nm

Table1. Scheme and experimental design.

Treatments Index of utilization type of fat Replicates No. of the birds per replicate Total C 5% packed fat 4 50 200 T1 2.5% rapeseed oil + 2.5% packed fat 4 50 200 T2 2.5% sunflower oil +2.5% packed fat 4 50 200

T3 2.5% packed fat + 1.25% sunflower oil + 1.25% rapeseed oil 4 50 200



(440nm for proline). And the following principle was preceded.

1. Oxidation:

To the nearest 0.2mg weighed from 0.1 to 1g of the prepared sample into a 100ml bottle was fitted with a screw cap. The weighed sample portions have a nitrogen content of about 10mg. The bottle has placed in an ice-water bath and cooled to 0 oC, 5ml of oxidation mixture added and mixed, a glass spatula with a bent tip used. The bottle containing the spatula with an air-tight film Sealed, the ice-water bath containing the sealed container placed in a refrigerator at 0 oC and left for 16 hours. After 16 hours was removed from the refrigerator and decomposed the excess oxidation reagent by the addition of 0.84 g of sodium disulfide.

2. Hydrolysis

A 0.2mg, from 0.1 to 1g of the prepared sample was weighed and added to the 100ml bottle fitted with a screw cap. The weighed sample portion has a nitrogen content of about 10mg. 25ml of hydrolysis mixture was added and mixed with the sample. Closed hydrolysis was used by placing the bottle containing the mixture prepared, in an oven at 110 oC. After one hour the vessel was closed with the cap and left in the oven for 23 hours. On completion of hydrolysis, the bottle from the oven was removed, and placed in an ice-water bath and left to cool. For evaporation of hydrolyzed sample (5ml) vacuum rotator was used. For pH adjustment, the contents of the bottle quantitatively were transferred to a 100ml round-bottom flask, citrate buffer used (pH 2.2).

3. Adjustment of pH Depending on the sodium tolerance of the

amino acid analyzer, proceeded according to chromatographic system requiring a low sodium concentration:

Using a rotary evaporator reduced the volume

to 5-10 ml under vacuum at 40 oC. The pH Adjusted to 2.20 with sodium hydroxide solution.

4. Chromatography Before chromatography the extract was fitted

to room temperature. The mixture was shaken and filtered a suitable amount through a 0.2 lm membrane filter. The resulting clear solution is subjected to ion exchange chromatography using an amino acid analyzer. The standard or sample is diluted with citrate buffer to give a peak area of the standard of 30-200 % of the sample amino acid peak area. During the chromatography steps the valley: peak height ratios mentioned below were applied, when an equimolar solution (of the amino acids being determined) is analyzed.

5. Calculation of results The area of the sample and standard peaks is

measured for each individual amino acid and the amount, in g amino acid per kg sample, is calculated.

A × E × MW × Fg amino acid per kg sample = B × W × 1000

A = peak area, hydrolysate or extract B = peak area, calibration standard solution MW= molecular weight of the amino acid

being determined E = concentration of standard in lmol.ml-1

W = sample weight (g) (corrected to original

weight if dried or defatted) F = ml total hydrolyzed or ml calculated total

dilution volume of extract. Cystine and cysteine are both determined as

cysteic acid in hydrolysates of oxidized sample, but calculated as Cysteine (C6H12N2O4S2, MW 240.30 by using MW 120.15 = 0.5× 240.30). Methionine is determined as methionine sulphone in hydrolysates of oxidized sample, but calculated as methionine by using MW of methionine: 149.21.

The content in feeds was explained in the

Tables 2, 3, 4, and 5 for pre-starter, starter, grower and finisher respectively.



Table 2. Amino acid composition of experimental diets at pre-starter period. Amino acids (g/kg) C † T1 T2 T3 Aspartic acid 24.55 24.10 24.69 23.79 Threonine 9.61 9.45 9.55 9.33 Serine 12.13 11.71 11.58 11.40 Glutamic acid 42.46 41.84 42.42 41.13 Proline 15.76 15.68 15.74 15.26 Glycine 10.77 10.58 10.91 10.54 Alanine 11.54 11.35 11.63 11.27 Valine 11.80 11.82 12.47 11.93 Isoleucine 10.42 10.36 10.79 10.47 Leucine 20.15 19.70 20.12 19.54 Tyrosine 8.30 7.97 8.06 7.66 Phenylalanine 11.95 11.60 12.02 11.31 Histidine 6.96 7.04 7.16 6.83 Lysine 15.40 15.21 15.62 15.10 Arginine 18.90 18.53 19.15 18.71 Cystine 4.87 4.83 4.95 4.82 Methionine 8.15 8.42 7.99 8.20 Sum of amino acids (g/kg) 243.72 240.18 244.85 237.28 Nitrogen compounds (%) 26.39 25.71 26.01 25.84 Dry matter (%) 100.00 100.00 100.00 100.00 † Treatments: C: 5% packed fat; T1: 2.5% rapeseed oil + 2.5% packed fat; T2: 2.5% sunflower oil + 2.5% packed fat and

T3: 2.5% packed fat + 1.25% sunflower oil + 1.25% rapeseed oil

Table 3. Amino acid composition of experimental diets at starter period. Amino acids (g/kg) C † T1 T2 T3 Aspartic acid 21.93 21.74 22.46 21.77 Threonine 8.65 8.57 8.60 8.45 Serine 11.11 10.77 11.13 10.93 Glutamic acid 38.75 37.63 39.51 39.49 Proline 14.69 14.37 14.38 15.05 Glycine 9.71 9.91 9.78 9.95 Alanine 10.64 10.82 10.55 10.95 Valine 10.32 10.39 10.78 11.00 Isoleucine 8.99 8.95 9.30 9.45 Leucine 18.17 17.76 17.61 18.28 Tyrosine 7.46 7.17 7.20 7.40 Phenylalanine 10.71 10.37 10.70 10.67 Histidine 6.48 6.42 6.60 6.39 Lysine 13.82 14.31 13.99 14.07 Arginine 17.00 16.65 17.19 17.37 Cystine 4.89 4.44 4.79 4.64 Methionine 7.71 8.00 7.32 7.37 Sum of amino acids (g/kg) 221.00 218.27 221.91 223.21 Nitrogen compounds (%) 24.41 23.83 24.22 24.32 Dry matter (%) 100.00 100.00 100.00 100.00 † Treatments: C: 5% packed fat; T1: 2.5% rapeseed oil + 2.5% packed fat; T2: 2.5% sunflower oil + 2.5% packed fat and




Table 4. Amino acid composition of experimental diets at grower period. Treatments † Amino acids (g/kg) C T1 T2 T3 Aspartic acid 18.92 19.97 19.17 20.04 Threonine 7.23 7.60 7.29 7.85 Serine 9.41 10.14 9.95 10.37 Glutamic acid 36.13 38.57 36.33 37.73 Proline 13.47 14.71 13.77 14.64 Glycine 8.11 8.29 8.07 8.54 Alanine 8.95 8.89 8.58 9.71 Valine 9.52 9.72 8.66 9.20 Isoleucine 8.32 8.75 7.61 7.91 Leucine 15.97 16.54 15.84 16.33 Tyrosine 6.47 6.07 6.27 6.33 Phenylalanine 9.62 9.15 9.30 9.58 Histidine 5.39 5.69 5.65 5.75 Lysine 11.59 11.88 11.39 11.98 Arginine 15.18 15.78 14.15 15.38 Cystine 4.46 4.79 4.55 4.50 Methionine 6.23 6.62 6.25 6.11 Sum of amino acids (g/kg) 194.97 203.17 192.83 201.95 Nitrogen compounds (%) 21.32 22.11 21.41 21.56 Dry matter (%) 100.00 100.00 100.00 100.00 † Treatments: C: 5% packed fat; T1: 2.5% rapeseed oil + 2.5% packed fat; T2: 2.5% sunflower oil + 2.5% packed fat and


Table 5. Amino acid composition of experimental diets at finisher period. Amino acids (g/kg) C † T1 T2 T3 Aspartic acid 16.66 16.47 16.52 16.58 Threonine 6.97 6.75 6.73 6.72 Serine 9.33 8.95 8.84 9.11 Glutamic acid 36.51 35.75 36.15 36.65 Proline 14.20 13.77 14.33 14.57 Glycine 7.48 7.42 7.44 7.43 Alanine 7.69 7.96 8.10 7.87 Valine 8.46 8.44 8.50 8.49 Isoleucine 7.25 7.12 7.24 7.23 Leucine 14.73 14.32 14.66 14.81 Tyrosine 5.69 5.58 5.76 5.68 Phenylalanine 8.61 8.63 8.91 8.71 Histidine 5.05 4.97 5.11 5.10 Lysine 10.65 10.45 10.67 10.55 Arginine 13.28 12.84 13.20 13.29 Cystine 4.39 4.37 4.36 4.33 Methionine 6.61 6.83 7.08 6.70 Sum of amino acids (g/kg) 183.56 180.62 183.60 183.81 Nitrogen compounds (%) 19.83 19.98 19.73 19.87 Dry matter (%) 100.00 100.00 100.00 100.00 † Treatments: C: 5% packed fat; T1: 2.5% rapeseed oil + 2.5% packed fat; T2: 2.5% sunflower oil + 2.5% packed fat and




Statistical analysis

For the statistical design and data analyses, complete random design of experiment with four treatments was used. Data were subjected to ANOVA procedures for a completely randomized design and the significance of differences between the means estimated using Duncan’s multiple range test. Probability level of P<0.01 was considered for significance.. Values in percentage were subjected to transformation of Arc sin v100. All statistical analyses were performed using the software SPSS 17.5 for Windows® (SPSS Inc., Chicago, IL).


Effects of diet on amino acid profile of broilers breast muscle

The amino acids profile is important in

relation to human health. Influences of diet include different type of fat on the profile of amino acids (Table 6). Not significant differences (P>0.01) among groups were found for different type of total amino acids except for threonine (P<0.01). Threonine is an essential amino acids for humans, supporting cardiovascular, liver, central nervous, and immune system functions. Furthermore, threonine is needed to

create glycine and serine in human’s body. From the data obtained, it’s found that including packed fat 2.5% + rapeseed 2.5% in the diet increased threonine with higher level in the breast muscle, by comparison to other groups. Serine level in the breast muscle was higher value (35.29g.kg-1) in control group versus T3 which was lowest value (33.11g.kg-1) group.

Cysteine was not affected in the breast

muscle by including SF and USF in broilers diets individually, but decreased by the blend of both, this may be due to the antagonism effect of phytochemicals of both mixing. A mathematical differences were observed between C (12.79 g.kg-1) and T3 (12.93g.kg-1) in one side compared to T2 (12.35g.kg-1). Mixing SF and USF with differs level and type in broiler diet tended to increase Cysteine content in the breast muscle compared to group C. In the point of view of human’s health, consumption of such meat which modified to contain lower content of Cysteine AA is beneficial, while insignificant differences were observed among groups related to other amino acids.

Cysteinewas not affected in the breast muscle

by including saturated fat (SF) and unsaturated fat (USF) in broilers diets individually, but decreased by the blend of both, this may be due to the antagonism

Table 6. Effects of diet on amino acid profile (g.kg-1 of the protein) of broilers breast muscle. Amino acids C † T1 T2 T3 Aspartic acid 82.57±3.67 83.71±2.16 81.05±1.77 80.19±1.77 Threonine 38.60±1.27 b 38.70±0.37 b 36.80±0.75 a 37.12±0.35 ab Serine 35.29±0.67 34.76±0.39 33.57±1.71 33.11±0.80 Glutamic acid 116.08±7.02 119.44±4.22 114.18±2.53 112.87±5.61 Proline 32.06±2.74 33.95±0.93 31.23±3.05 30.18±2.69 Glycine 37.43±1.55 37.55±0.24 35.63±1.13 36.53±0.99 Alanine 49.79±1.22 49.60±0.32 47.63±1.48 47.83±0.66 Valine 41.07±3.833 42.33±1.06 39.58±3.78 40.33±4.27 Isoleucine 37.82±3.751 39.12±1.52 36.73±3.61 37.38±4.51 Leucine 68.91±1.88 68.31±1.13 65.66±1.10 66.15±1.47 Tyrosine 39.91±2.17 40.30±0.74 38.61±1.19 38.62±1.31 Phenylalanine 34.73±1.07 34.57±0.28 32.96±0.46 33.02±1.00 Histidine 49.07±2.75 47.06±1.61 46.30±2.04 45.86±1.15 Lysine 76.34±4.04 78.16±1.08 74.05±1.72 74.72±2.66 Arginine 55.99±4.37 59.90±2.64 57.61±5.54 57.06±5.29 Cystine 12.79±0.59 12.60±0.14 12.35±0.24 12.93±0.48 Methionine 26.22±2.86 24.22±0.42 22.65±0.55 24.57±1.20

a,b Means with different prescript within row are significantly different (P<0.01) * Values are x̅ ± Std. Deviation of 28 chickens † Treatments: C: 5% packed fat; T1: 2.5% rapeseed oil + 2.5% packed fat; T2: 2.5% sunflower oil + 2.5% packed fat and


http://www.vitaminstuff.com/amino-acid-glycine.html

http://www.vitaminstuff.com/amino-acid-serine.html



effect of phytochemicals of both mixing. A tends differences were observed between C (12.79 g.kg-1) and T3 (12.93g.kg-1) in one side compared to T2 (12.35g.kg-1) (Table 6). Mixing SF and USF with differs level and type in broiler diet tended to increase Cysteinecontent in the breast muscle compared to group C. In the point of view of human’s health, consumption of such meat which modified to contain lower content of CysteineAA is beneficial, while insignificant differences were observed among groups related to other amino acids.

The highest value of aspartic acid was found

in group T1 (83.71g.kg-1) compared to other groups (Table 6). In general, aspartic acid levels in the breast tended to increase by inclusion of mixing the rapeseed with packed fat in the diet. This is may be due to the higher modification of this amino acid to convert to oxaloacetate, thus increasing energy production in the body of the bird in group T1, on other hand may be the AA was shifted to return the performance of the brain to the normal level when affected by the low level of USF.

The highest content of glutamic acid was

found in group T1 compared to other groups. While the content in the breast reduced in other experimental groups compared to control. The lowest amount of glutamic acid was found in group T3, this is may be shifted to the brain instead of concentrating in the muscle under the effect of different type of fat mixture.

Proline tended to be lower in groups T3 and

T2 compared to T1 and C. This is could be attributed to the shift of glutamic acid as explained previously, because glutamic acid is the precursor of proline synthesis.

The glysine amino acid contents in the breast

muscle of experimental groups were higher than the T1. From the human well being point of view especially for men’s, glysine is beneficial to maintaining prostate function and prostate health.

The lowest value of alanine was found in

group T2. This is beneficial to human health when consuming meats from birds given diets contents with mixing of sunflower oil with packed fat, in which high alanine intake of alanine correlated with higher blood pressure, energy intake and cholesterol levels.

Valine concentrations in breast muscle of trial group C were higher than other groups this is

beneficial for human well growing and muscle metabolism, as energy precursor other than glucose, especially in persons has hyperglycemia.

Isoleucine content in the meat of trial groups

was higher in T1 than the control, and other groups which obtained other type of fat in the feed showed lowest mathematical values. In the point of human’s health, isoleucine is one of the essential amino acids.

Leucine AA in the breast muscle increased

by including packed fat in broiler diets compared to other treatments. lucine function in human body are repair muscles, regulate blood sugar, provide the body with energy and also increases production of growth hormones, and helps burn visceral fat. Leucine is the most effective branched-chain amino acid for preventing muscle loss because it breaks down and is converted to glucose more quickly than isoleucine and valine (Melvin, 2005).

The tyrosine content in breast muscle reduced

by inclusion of natural additives compared to control. This is could be attributed to that the tyrosine shifted to regulate appetite and normal functioning of the thyroid, pituitary, and adrenal glands (Roderic and Hans, 2010). Therefore reduced concentrating in muscle.

Phenylalanine content in the breast muscle is

increased by inclusion packed fatcompared to other groups. This is may be regulated in birds body to reduce its level in the blood to prevent the brain from the damage by high doses of phenylalanine (Roderic and Hans, 2010). Phenylalanine is an essential amino acid that is needed for normal functioning of the central nervous system of the human.

The histidine content in the breast muscle

increased in those groups which consumed diets inclusion with packed fat individual by comparison with mixing with USF. The highest was fund in group C. In the point of human health, histidine is important to normal sexual functioning, because it gets converted into histamine.

The lysine content of breast muscle in

experimental groups was higher than in n-control. Lysine is an essential amino acid that is well known for its antiviral properties. It is an essential AA for human and it improves immune system. Moreover, it is needed for hormone production and the growth and maintenance of bones in both children and adults

http://www.vitaminstuff.com/

http://www.vitaminstuff.com/amino-acids.html

http://www.vitaminstuff.com/amino-acids.html



(Akram et al., 2011). The highest value was in group T3.

Mixing packed fat equal proportion with

rapeseed increased arginine AA content in the breast muscle of broilers. This is may be due to effects of the phytochemical content of those mixing depressed enzyme activities in the liver to further metabolizing of arginine. Thus, arginine concentrated in the muscles. The highest value was in T1. Arginine stimulates the immune system by increasing the output of T lymphocytes (T- cells) from the thymus gland. Recent studies have focused on the potential of arginine as a treatment for AIDS, cancer; helps detoxify the liver by neutralizing the effects of ammonia and other toxic substances in the body in human body. Laboratory research suggests that arginine may help reduce body fat and speed up weight loss.

Methionine level in the breast muscle of

groups consumed the diet packed fat mixed with sunflower oil were slightly lower than the control. This is may be attributed to that the birds used the methionine to the wide metabolism and producing of substance for better immune functions by the effect of types of USFA in sunflower oil.

In general there is an effect of types fat on

the amino acids profile in which increased concentration of most amino acids which are essential for humans, this phenomenon may be due to the effect of such development cholesterol level on some hormones functions which involved in the metabolism of protein syntheses such as insulin, growth hormone (GH) and somatomedins, by affecting the affinity of insulin receptors in cell membranes, and secretion and pulsatile of GH. Insulin reduces the concentration of free circulating amino acids and stimulates uricaemia, consequently promoting the entry of amino acids into cells (Larbier and Leclercq, 1992).

The branched amino acids (leucine,

isoleucine and valine) levels in the muscle were increased in those groups which the diet content packed fat. This is may be due to the high availability of amino acids in the diet of tested groups by induced by this type of fat and increase formula of cholesterol. There is evidence suggesting that feeding a high protein diet to chicks results in normal levels of most plasma amino acids with the exception of branched-chain amino acids (Featherston, 1969), this is mean

that they concentrated in the muscles. In other hand, may be level of cholesterol based affected the insulin activity to the indirection or direction in which concentrating those amino acids in the muscle. Effects of diet on amino acid profile of broilers thigh muscle

The advantages to broiler performance of

feeding increased amino acid (AA) densities have been well documented, but minimal research has been reported on the effects of AA density on meat quality. In the current study, Ross 308 female and male broiler chicks were obtained from a commercial hatchery and fed diets with either deficient, low. Broilers were slaughtered at 42 days of age and evaluated for live performance, carcass traits, breast and thigh composition, and breast and thigh meat quality. As expected, FCR decreased (P < 0.05) and yields improved (P< 0.05) as the AA density increased, but no differences (P>0.01) existed among treatments with regard to final proximate analysis. The deficient AA diet yielded thigh meat with less (P< 0.05) moisture, less protein (P< 0.05), and more fat (P< 0.05) than thigh meat from all other treatments. In addition, the high and excessive AA treatments had higher (P< 0.05) concentrations of linoleic and linolenic acids in the thigh meat when compared with the deficient and low AA treatments, and thigh meat from the excessive AA treatment was more susceptible to oxidation (P<0.05) than that from the deficient and low AA treatments. Overall, all 4 AA diets yielded high-quality breast and thigh meat, whereas the high AA diet yielded broilers with excellent live performance, carcass traits, and meat quality. Our results agree approximately 90% with results of Lilly et al. (2011).

Table 7 indicated that all of AA were insignificant differences (P<0.01) and all of their parameter level increase in the muscles compared to contain in diet for pre-starter , starter, grower and finisher period as clear in Tables 2, 3, 4 and 5 respectively.

This is pointed that there were no affect of

type fat in diet on significant of AA in thigh muscle. But affect to improve for formula of protein by modification the type of amino acids from diet to each other and improving for building unite of protein by poly peptide and peptide which they combination from smallest unite of protein is amino acids.



Effects of diet on amino acid profile of broilers liver

Some researchers have shown that reduced crude protein-amino acid supplemented diets support good growth and feed consumption of broilers (Aletor et al., 2000). Addition of methionine over and above the recommended requirement of broilers improves their performance in terms of body weight gain and food conversion efficiency (Simon et al., 1995).

Data from Table 8 pointed there were

insignificant differences among all treatment with all of type amino acids expect syctine was significant differences (P<0.01) and high value found in group control (15.42g.kg.-1 This can be attributing to function of the liver to convert type of AA from carboxyde group and make joiner with group of amide to synthesis of AA. Therefore increase the level of AAin liver compare with the level in diet (Tables 2, 3, 4 and 5) respectively.

CONCLUSION

It is found that amino acids profile changed in

the muscle by addition of those mixing different type

and level fat to improve the quality of the meat in the point view of human health and well being.

Utilization packed fat individual increase proportion of cholesterol in meat quality. This could be negative affect for human health.

ACKNOWLEDGMENTS

This work was financially supported by the Grant Agency of the Slovak Ministry of Education and the Slovak Academy of Sciences under VEGA commission for agricultural, veterinary and wood science (Project n. 1/0662/11). The title of the project is expanding nutrient transformation to suitable production standards of safety of animal food by effective utilization of organic natural resources. To the poultry farm VľGLAŠ workers, especially for Dušan Jančik, thank you for keeping such a watchful eye over my little birds, and for helping me every time at the farm, thank you for your help and support throughout this study. Much thanks for the team of our departments analyzers, really you doing well and helpful.

Table 7. Effects of diet on amino acid profile (g kg-1 of the protein) of broilers thigh muscle.

Treatments Amino acids C † T1 T2 T3 Aspartic acid 67.21±1.97 65.48±2.35 67.68±2.86 66.54±1.12 Threonine 32.15±1.09 31.15±1.25 32.63±2.11 31.41±1.07 Serine 30.58±0.67 30.00±0.91 30.84±1.40 29.95±1.38 Glutamic acid 102.19±5.89 101.27±5.45 103.08±4.48 95.54±2.90 Proline 31.53±2.74 29.45±1.22 32.92±4.02 40.39±12.05 Glycine 38.01±0.72 35.95±2.13 38.27±3.35 37.30±2.30 Alanine 42.48±1.09 41.22±1.45 43.18±2.61 42.00±1.36 Valine 31.60±2.60 31.24±2.16 32.72±2.77 31.75±2.10 Isoleucine 29.45±2.22 28.98±1.91 30.80±3.35 29.56±1.85 Leucine 56.16±1.90 54.29±1.91 56.75±2.89 55.67±1.34 Tyrosine 28.18±1.32 28.04±0.83 28.82±2.14 27.90±0.53 Phenylalanine 28.35±1.28 27.51±1.08 28.67±2.04 28.04±0.49 Histidine 27.19±1.16 25.81±1.04 26.53±1.95 28.67±5.42 Lysine 63.65±4.23 61.28±2.88 63.02±3.12 61.30±1.77 Arginine 47.45±2.33 47.84±3.56 49.39±2.60 46.74±1.49 Cystine 11.21±0.44 10.85±0.81 11.04±0.33 11.27±0.47 Methionine 20.61±1.49 20.27±1.29 19.77±0.54 20.54±1.08





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Table 8. Effects of diet on amino acid profile (g.kg-1 of the protein) of broilers liver

Amino acids C † T1 T2 T3 Aspartic acid 62.29±3.54 61.59±1.96 62.913±1.69 64.58±0.90 Threonine 32.07±2.40 31.00±1.24 31.47±0.84 32.54±0.58 Serine 31.56±2.72 31.25±1.19 32.82±1.08 33.62±0.50 Glutamic acid 77.44±4.23 75.77±2.64 77.08±1.66 77.37±097 Proline 31.10±4.39 32.72±2.57 31.91±1.39 32.78±0.67 Glycine 34.75±1.34 34.5±3.38 34.37±1.18 33.80±0.67 Alanine 42.70±2.75 42.13±2.43 42.27±1.03 42.99±0.88 Valine 39.64±1.69 37.80±3.98 35.57±0.74 35.57±0.74 Isoleucine 29.62±1.47 28.31±3.31 27.47±0.63 27.81±0.25 Leucine 60.89±2.40 59.09±4.10 59.67±1.19 60.68±0.90 Tyrosine 26.14±1.94 25.88±1.92 24.65±1.15 25.65±1.27 Phenylalanine 34.12±1.86 33.13±1.73 33.24±0.68 34.05±0.32 Histidine 19.33±1.37 18.96±0.79 19.06±0.56 19.21±0.52 Lysine 50.77±2.61 49.41±3.06 48.37±1.18 50.40±0.98 Arginine 45.73±2.85 44.24±2.53 44.80±0.49 44.70±0.49 Cystine 15.42±0.58b 14.70±0.42ab 14.46±0.24ab 13.95±0.66a

Methionine 18.01±0.97 17.34±0.51 16.90±0.07 17.73±0.50





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Manejo y disposición final de desechos de mercurio en clínicas odontológicas públicas del estado Monagas, Venezuela

Handling and final disposal of mercury wastes in public dental clinics in Monagas state, Venezuela

Noris Inés BELLO GONZÁLEZ 1 y Salvador URBÁEZ 2

1Escuela de Ingeniería de Petróleo, Núcleo de Monagas, Universidad de Oriente. Avenida Universidad Campus

Los Guaritos, Maturín, 6201, estado Monagas, Venezuela y 2Escuela de Ingeniería Ambiental, Universidad Gran Mariscal de Ayacucho, Maturín, E-mail: [email protected] Autor para correspondencia

Recibido: 11/05/2011 Fin de arbitraje: 16/01/2012 Revisión recibida: 11/07/2012 Aceptado: 15/07/2012

RESUMEN

El mercurio es un metal pesado, neurotóxico, responsable de gran cantidad de efectos sobre la salud de los animales y los seres humanos, si no se manipula adecuadamente. Puede ser encontrado en numerosos productos de uso hospitalario como termómetros, dilatadores esofágicos, tubos de nutrición, baterías, lámparas fluorescentes, termostatos, etc. Su forma de absorción más frecuente es por inhalación, aunque también es posible por vía digestiva y dérmica. La preparación de amalgamas odontológicas contribuye a la contaminación mercurial puesto que en la elaboración de la misma se generan desechos de mercurio los cuales son perjudiciales si no se les da un manejo adecuado. Con el objeto de evaluar el manejo y la disposición final de los desechos de mercurio en las clínicas odontológicas públicas del estado Monagas, se realizó un trabajo de campo entre los meses de junio a octubre del año 2004 a fin de hacer un diagnóstico del funcionamiento de estos establecimientos de salud pública y determinar si se cumple con los decretos 2.218 (Normas para la clasificación y manejo de desechos en establecimientos de salud) y 2.635 (Normas para el control de la recuperación de los materiales peligrosos y el manejo de desechos peligrosos). Para ello se realizó una investigación de tipo descriptiva en un total de 27 clínicas odontológicas distribuidas en los trece municipios del estado Monagas. Los datos fueron analizados de manera descriptiva en valores absolutos y porcentuales y presentados en cuadros y figuras, lo cual permitió hacer deducciones e inferencias sobre los mismos. Las clínicas odontológicas públicas del estado Monagas reciben un promedio de 50 cápsulas de mercurio al mes y el 77% de ellas utilizan envases inadecuados para el almacenamiento de los desechos de mercurio, el 70% no cumple con lo especificado en el artículo 6.c del decreto 2.221 sobre Normas para el control de la generación y manejo de desechos tóxicos y peligrosos. Existen en el estado Monagas más de 30 kg de desechos de mercurio en las clínicas odontológicas públicas. Palabras clave: Mercurio, clínicas odontológicas, desechos tóxicos

ABSTRACT

Mercury is a heavy metal, neurotoxin, responsible for great amount of effects on the health of animals and human beings if it is not manipulated suitably. It can be found in numerous products of hospital use like thermometers, dilatators, fluorescent tubes of nutrition, batteries, lamps, thermostats, etc. Its form of more frequent absorption is by inhalation, although also it is possible by digestive tract and skin. The dental amalgam preparation contributes to the mercurial contamination since in its elaboration, mercury remainders are generated which are detrimental if a suitable handling does not occur. With the intention of evaluating the handling and the final disposition of the mercury remainders in dental public clinics of the Monagas state, a study between the months of June to October, 2006 was carried out in order to make a diagnosis of the operation of these establishments of public health and to determine if it is fulfilled 2.218 rule (Norms for the classification and handling of remainders in health establishments) and 2.635 one (Norms for the control of the recovery of the dangerous materials and the handling of dangerous remainders). For it a descriptive investigation was done in a total of 27 distributed dental clinics in all Municipalities of the Monagas state. The data were analyzed of descriptive way in values absolute and percentage and presented in tables and figures, which allowed elucidating and inferring on them. Public dental clinics of the Monagas state received an average of 50 capsules of mercury by month and 77% of them use inadequate storage packages of mercury remainders, 70% do not fulfill with the specified in the article 6.c of rule 2,221 on Norms for the control of the generation and handling of toxic and dangerous remainders. Exist in Monagas state, more than 30 kg of mercury remainders in dental public clinics. Key words: Mercury, dental clinics, toxic waste

Bello González y Urbáez. Manejo y disposición de desechos de mercurio en clínicas odontológicas públicas de Monagas


INTRODUCCIÓN

El ser humano, entre las características propias de su naturaleza, lleva implícito la conservación de su integridad física. Esto lo induce a buscar siempre satisfacer las demandas de salud y bienestar que le permiten aumentar cada vez su calidad de vida, tanto propia como la del contexto social en que habita. Sin embargo, esta búsqueda de bienestar no siempre está en concordancia con el conocimiento de los elementos y los métodos que utiliza para lograr tal fin, por lo que generalmente ocasiona deterioros a su entorno y a si mismo. El manejo y la disposición final de los desechos tóxicos o peligrosos en general y del mercurio en particular es motivo de investigaciones a nivel mundial y nacional por cuanto ello entraña una serie de significativos problemas, uno de ellos, el daño que ocasiona a los profesionales de la odontología, ya que su inhalación puede producir intoxicación mercurial (Craig, 1998).

El mercurio es un elemento metálico que ha sido catalogado como un material peligroso debido a los graves daños que ocasiona a la salud y al ambiente Insug, et al., (1997); Marcusson, et al., (2000); Sandborgh-Englund, et al., (1998) y World Health Organization (1991). La norma para la clasificación y manejo de desechos en establecimientos de salud (República Bolivariana de Venezuela, 1992) y la norma para el control de la recuperación de los materiales peligrosos y el manejo de desechos peligrosos (República Bolivariana de Venezuela, 1998) proporcionan las herramientas de higiene y seguridad para manipular el mercurio y evitar de esta manera daños a la salud, que en la mayoría de los casos pueden ser irreversibles. Es importante señalar la importancia del control en el cumplimiento de estas normas por parte de los profesionales de la odontología, quienes ponen en riesgo su salud, la de sus pacientes y las de muchas otras personas, al manipular inadecuadamente este metal.

El mercurio se puede encontrar en numerosos productos hospitalarios tales como termómetros, dilatadores esofágicos, tubos de nutrición, baterías, lámparas fluorescentes, termostatos, entre otros. La forma de intoxicación mercurial mas frecuente en las personas que no se encuentran dentro de los grupos de riesgo ocupacionalmente expuestos es mediante la ingestión de pescado. Esto se debe a que el medio acuático es uno de los más contaminados por el mercurio que alcanza el agua a través de descargas de aguas residuales de la industria, o provenientes del

desecho de baterías que contienen residuos y otras fuentes como la minería. Las fábricas lo desechan en forma de mercurio orgánico y este es convertido por la bacterias presentes en el agua dulce y salada y los sedimentos en metilmercurio orgánico, una forma altamente tóxica de mercurio que se “bioacumula” en los peces y es almacenado en los músculos (Enciclopedia Médica, 2004).

El mercurio que se deposita en el sedimento es absorbido por las plantas marinas y los organismos herbívoros que se alimentan de ellas, los cuales a la vez que se contaminan lo trasmiten a los peces de la zona y demás animales de la cadena alimenticias acuáticas como lo son las aves y mamíferos marinos, lo que aumenta aun más los niveles de mercurio que finalmente llegan a los humanos a través de la ingesta de pescado. El mercurio es emitido a la atmósfera en forma de vapor elemental (HgO), en donde se transforma a una forma soluble, probablemente Hg2+ y de donde se retorna a la tierra con el agua de lluvia en una concentración de 2x10-9 g/l para dar origen a una concentración en la troposfera de 2x10-12 g/l, en los océanos de 2x10-9 g/l y finalmente de 20x10-6 g/kg en los sedimentos marinos. El tiempo de resistencia en la atmósfera del vapor de mercurio es de hasta 3 años mientras que el de las formas solubles es solamente de unas pocas semanas (Mendioroz, 2000). El mercurio inorgánico se absorbe mucho más fácil por vía gastrointestinal pero aun así solo alcanza un 7% frente a un 95% el metilmercurio y otros compuestos organomercuriales. Estas formas orgánicas también poseen una fácil absorción por vía pulmonar por su alta toxicidad. También por vía cutánea los compuestos organomercuriales presentan una elevada absorción (Craig et. al 1998)

La intoxicación que producen estos compuestos mercuriales es diferente en calidad y cantidad. La primera es función de su localización en el organismo, la segunda depende del individuo y de su metabolismo, es decir, su velocidad de eliminación. Así los derivados de alquil-mercurio son los más peligrosos. Son estables dentro del organismo con una velocidad de eliminación bajísima (aproximadamente un 1% por orina y heces) y se fijan vía plasma en hematíes, sistema nervioso central, cerebro (hasta el 98% del mercurio encontrado en el cerebro es de este origen) y en riñones. Sus efectos en los casos más graves son irreversibles porque destruyen las neuronas (Mendioroz, 2000). El reporte emitido por el Consejo Nacional de Investigaciones de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados



Unidos de Norteamérica en el año 2003 estimó que cada año cerca de 60.000 niños están en riesgo de nacer en ese país con problemas neurológicos debido a la exposición en el útero materno por metalmercurio, lo cual podría conducirlos a un pobre rendimiento escolar.

De acuerdo con la Asociación Argentina de Médicos por el medio Ambiente (2004), los hospitales contribuyen con 4 a 5% de la carga total de mercurio en las aguas residuales. Hay 50 veces más mercurio en los desechos médicos que en los desechos municipales y la cantidad de mercurio emitido por los incineradores de residuos médicos es 60 veces mayos que la producida por los incineradores de desechos orgánicos patológicos. Los desechos sólidos y médicos que contienen mercurio o que han estado contaminados con mercurio son considerados desechos peligrosos según el Decreto 2.218 “Normas para la clasificación y manejo de desechos en establecimientos de salud” y deberán ser segregados de la ruta de generación de residuos (República Bolivariana de Venezuela, 1992). Esta Norma clasifica los residuos de mercurio como Desechos Especiales (Tipo E) e indica que el manejo de los mismos se hará por separado y se regirá por lo establecido en las Normas para el control de la recuperación de los materiales peligrosos y el manejo de desechos peligrosos (República Bolivariana de Venezuela, 1998).

En Venezuela las actividades mineras para la extracción de oro en las zonas de Guayana en los estados Bolívar y Amazonas han generado una significativa contaminación de las aguas con mercurio. El uso del mercurio en una forma apropiada no debería causar problemas ambientales y es una manera segura y efectiva de extraer oro. Sin embargo, el uso indiscriminado del mismo afecta las fuentes de agua de las que se nutren actividades agrícolas, ganaderas y de pesca. El exceso de mercurio, problema grave que genera numerosas enfermedades cerebrales, se debe a dos causas fundamentales: la primera es la venta indiscriminada de dicho material, tanto en Venezuela como en Brasil para ser utilizada en la explotación minera. La segunda proviene de la poca vigilancia fronteriza que contribuye a la presencia de centenares de mineros ilegales que operan en nuestro país sin reparo alguno por el daño ambiental que originan.

Otra actividad que contribuye al aumento de la contaminación mercurial es la preparación de la amalgama odontológica, puesto que en la elaboración

de la misma se generan desechos de mercurio sumamente perjudiciales si no se les maneja adecuadamente. En las clínicas odontológicas es posible encontrar el mercurio en la mezcla de la amalgama dental y los desechos que esta origina. De acuerdo con Craig et al.,. (1998) una amalgama es una aleación de mercurio con uno o más metales. La amalgama dental es una mezcla de mercurio líquido con partículas sólidas de plata, estaño, cobre y a veces zinc, paladio y selenio. Esta combinación de metales se le conoce con el nombre de aleación de amalgama. Los mismos autores indican que desde hace 150 años se vienen utilizando las amalgamas y cada año se colocan en Estados Unidos y Europa unos 200 millones de restauraciones de amalgama. Por consiguiente, la amalgama tiene una historia prolongada, aunque periódicamente surgen dudas acerca de la biocompatibilidad de este material. Sin embargo, diversos informes sobre la acumulación de mercurio no han demostrado otros efectos locales o sistémicos del mercurio presente en las amalgamas dentales si se les utiliza correctamente. Su principal problema está representado por la acumulación de los residuos en las clínicas y por el manejo que se les da a los mismos.

Según la Guía sobre las Normas para el uso de Mercurio en Odontología (1997), el mercurio elemental es líquido a temperatura ambiente y puede ocasionar trastornos de salud si no se le manipula convenientemente. Las rutas de absorción incluyen: inhalación de vapores, ingestión de vapores, ingestión y absorción percutánea. Los efectos clínicos pueden ser agudos, sub-agudos o crónicos e incluyen lesiones irritativas de piel y mucosas si hay contacto directo, patologías pulmonares, gastrointestinales, renales y neurológicas.

El objetivo fue evaluar el manejo y disposición final de los desechos de mercurio en las clínicas odontológicas públicas del estado Monagas en el período junio – octubre del año 2004, cuantificando las cantidades de desechos de mercurio producidos en las clínicas, verificar el cumplimiento de las normativas legales respectivas y proponer medidas para el manejo adecuado y seguro y la disposición final de los desechos mercuriales.


La presente investigación se inserta dentro de la investigación descriptiva, la cual consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento. En



cuanto al diseño seleccionado es la investigación de campo, que consiste en la recolección de datos directamente de la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna (Arias, 1999). Se obtuvo la información de un total de 27 clínicas odontológicas públicas distribuidas en los municipios: Maturín, Bolívar, Zamora, Acosta, Cedeño, Piar, Aguasay, Sotillo, Libertador y Caripe del estado Monagas, de acuerdo con la información obtenida del Colegio de odontólogos del estado Monagas. En vista de ser una población pequeña no se extrajo ninguna muestra, si no que se estudiaron la totalidad de las clínicas.

Los datos fueron obtenidos mediante la aplicación de una encuesta diseñada para tal fin por el Ministerio del Poder Popular para la Salud y el Desarrollo Social, a través del Departamento de Control Sanitario del Ambiente laboral. Así mismo se realizaron entrevistas estructuradas a los profesionales del área odontológica y otros trabajadores de cada una de las clínicas. La información obtenida fue complementada con la observación directa de la problemática y con revisiones de literatura sobre el tema. Los datos obtenidos fueron analizados de manera descriptiva en forma de cuadros y gráficos, en los cuales se hizo una descripción absoluta y porcentual que permitió hacer deducciones acerca de los mismos.

RESULTADOS

Las clínicas odontológicas evaluadas en el presente estudio se encuentran distribuidas en la mayoría de los municipios del estado. Se observó en el municipio Maturín un total de 14 clínicas, lo cual representa el 51,9% del total existente. El municipio Cedeño y Piar con un total de tres clínicas odontológicas cada uno, representa el 11,1% para cada uno. Los municipios: Bolívar, Zamora, Acosta, Aguasay, Sotillo, Libertador y Caripe presentaron una clínica odontológica cada uno, para un 3,7% respectivamente. Los municipios Uracoa, Punceres y Santa Bárbara no poseían clínicas odontológicas públicas para el momento de la realización de este trabajo (Cuadro 1).

Los datos muestran que el municipio Maturín

presenta más del 50% de las clínicas odontológicas públicas del estado Monagas, lo cual está en concordancia con la población del estado, pues este municipio Capital registra más de la mitad de la población del estado. Sin embargo, no guarda relación

con otros municipios del estado, donde a pesar de tener una alta población no se presentan muchas clínicas odontológicas, tal es el caso de los municipios Zamora y Bolívar. El número de clínicas odontológicas públicas en el estado se han incrementado en los últimos años gracias a la Misión Barrio Adentro. Sin embargo, la distribución de las clínicas ha dependido más de aspectos políticos que de factores poblacionales o del tamaño de los municipios.

De acuerdo con los datos obtenidos solo el

22,2% de las clínicas odontológicas públicas del estado Monagas utilizan recipientes de plástico para el almacenamiento de desechos de mercurio, siendo estos los más adecuados pues disminuyen el riesgo de que se rompan con el desecho en su interior emitiendo gases dañinos a la salud de los usuarios de las clínicas o a los trabajadores de las mismas. El 48,15% de las clínicas almacenan los desechos en envases de vidrio, el 7,41% utilizan envases de plástico y de vidrio y un 22,2 % no utiliza ningún tipo de envases (Figura 1).

De acuerdo a estos resultados más del 90% de

las clínicas odontológicas públicas emplean técnicas inadecuadas para el almacenamiento de los desechos de mercurio, mientras que el 7,4% del total de las clínicas utiliza envases de plástico y sumergen los residuos en una solución de glicerina y agua. Por otro lado, 22,22% no utiliza envases y vierten los desechos de mercurio en el desagüe de aguas servidas o lo colocan en papeleras junto a otros desechos de la clínica.

Cuadro 1. Distribución de las clínicas odontológicas

públicas (C.O.P.) del estado Monagas, Venezuela.

Municipio Número de C.O.P. Porcentaje Maturín 14 51,85 Cedeño 3 11,11 Piar 3 11,11 Caripe 1 3,70 Acosta 1 3,70 Zamora 1 3,70 Aguasay 1 3,70 Libertador 1 3,70 Sotillo 1 3,70 Bolívar 1 3,70 Santa Bárbara 0 0,00 Punceres 0 0,00 Uracoa 0 0,00 Total 27 100,00



Según Craig, et al.,. (1998) el recipiente donde serán depositados los desechos mercuriales debe ser de material irrompible no metálico (preferiblemente de plástico), de boca ancha y tapa plástica. Debe contener en su interior y en cantidad suficiente para cubrir los depósitos allí colocados, líquido para radiografías ya usado, parafina, glicerina, aceite mineral o agua. Además debe mantenerse herméticamente cerrado.

En cuanto a las medidas para el

almacenamiento y la disposición final de los desechos de mercurio tenemos que sólo el 22,22% de las clínicas odontológicas públicas del estado Monagas manejan adecuadamente los desechos mercuriales, cumpliendo con la normativa legal para tal fin, la cual establece que los mismos deben ser almacenados en estantes apropiados y destinados exclusivamente para tal fin, construidos preferiblemente de madera revestidos de fórmica y en ningún momento hacerlo en escritorios, archivos u otros muebles destinados para el área administrativa. Deben ser igualmente colocados lejos de fuentes de calor, en sitios frescos y seguros, debidamente ventilados y de ser posible fuera del consultorio. Por otro lado deben ser manejados exclusivamente por los profesionales del área y no por funcionarios administrativos o de limpieza.

En relación a la cantidad de desechos

producidos en clínicas odontológicas públicas del estado Monagas, la Figura 2 muestra que el 59,3% de las clínicas odontológicas públicas del estado Monagas reciben un promedio de 50 cápsulas pre-dosificadas, un 29,6% reciben 100 cápsulas por mes y

un 3,7% recibe más de 100 cápsulas. Este parámetro puede ser indicativo de la cantidad total de residuos de mercurio producidos en las clínicas del estado.

En el estado Monagas para la fecha de

realización de este estudio y de acuerdo con la información suministrada por los encuestados, se encuentran almacenados en las clínicas odontológicas públicas la cantidad de 30,61 kg de desechos de mercurio, distribuidos en los municipios: Maturín (19,35 kg), Piar (1,86 kg), Cedeño (1,80 kg), Caripe (4,4 kg), Libertador (2,90 kg) y Barrancas (0,30 kg). Sin embargo, de acuerdo a las estimaciones de los mismos entrevistados, cantidades similares a estas son vertidas en botaderos de basura, arrojadas a las aguas servidas o colocadas en sitios cercanos a los centros de salud. Algunos centros odontológicos indican que tienen más de cinco años almacenando los residuos sin que los mismos hayan sido retirados por funcionarios del Ministerio del Ambiente y los Recursos Naturales, tal como establece la Norma para el almacenamiento manejo y disposición de materiales peligrosos (República Bolivariana de Venezuela, 1998). Además es de recordar que, tal como se expresó antes, no existe en el estado Monagas un sitio acondicionado para la colocación de estos residuos.

DISCUSIÓN

Existe una violación constante a la mayoría

de las normas, pues el material de desecho se coloca inclusive sobre los escritorios de las oficinas donde se atiende al público y en algunos casos se coloca directamente en las papeleras. A pesar que las clínicas

Figura 1. Características de los recipientes utilizados en las

clínicas odontológicas públicas del estado Monagas, Venezuela.

Figura 2. Número de cápsulas pre-dosificadas utilizadas por mes en los consultorios odontológicos públicos el estado Monagas, Venezuela.



cumplen con muchas exigencias para el manejo de los desechos mercuriales se observa que la falta de información o negligencia de los funcionarios es la causa fundamental del incumplimiento de las normas de seguridad.

Cortez (2000) encontró que el manejo que se

les da a los desechos en los establecimientos médicos de Caracas provoca alarma en los organismos encargados de la supervisión, ya que de ellos emanan casi cinco toneladas de desechos peligrosos sin cumplir las normas de recolección y transporte establecidas por el decreto 2.218 (República Bolivariana de Venezuela, 1992). En cuanto a la disposición final de los desechos mercuriales se encontró que el 12% de las clínicas disponen de ellos en terrenos adyacentes al centro de salud, procediendo a enterrarlos en el suelo; un 40% indican que no han retirado los desechos de sus instalaciones y el 48% restante lo han colocado en basureros, en la junta regional de odontología o lo han entregado al MARN, sin embargo, no tienen constancias o algún documento que avale dichas entregas.

Por otro lado, en la actualidad en el estado

Monagas no existe un lugar que brinde una disposición final segura de los desechos mercuriales, por ello es necesario la implantación de una serie de medidas que contribuyan a mejorar la situación actual de este problema, siendo esta razón la principal causa expresada por el personal profesional de las clínicas odontológicas para no cumplir con las normas legales establecidas a tal fin. Similar respuesta obtuvo Bastardo (2003) en su diagnóstico Ambiental de los desechos de recolección, transporte interno, almacenamiento y tratamiento en el manejo de corrientes de desechos generados en el Hospital Manuel Núñez Tovar de Maturín, estado Monagas, quien llegó a la conclusión que el centro hospitalario se ve afectado de manera negativa por el manejo inadecuado que reciben los desechos.

Por su parte Ayala (2004) en su estudio del

manejo de los desechos generados en el Centro Médico de la ciudad de Maturín, estado Monagas, concluyó que los desechos no son clasificados y en consecuencia los comunes se convierten en peligrosos.

Los resultados obtenidos en el presente

estudio muestran el incumplimiento general de las normas para la clasificación y manejo de desechos en establecimientos de salud y las normas para el control

de la recuperación de los materiales peligrosos y el manejo de desechos peligrosos por parte del personal que labora en las clínicas odontológicas públicas del estado Monagas, ya sea por omisión de las mismas, falta de información o negligencia del personal, lo cual pone en riesgo la salud de ellos mismos y de los usuarios del servicio odontológico, violando las Normas de prevención de contaminación mercurial de la profesión odontológica elaboradas por Carmona, Castillo y Mock (1997), y las metodologías para la clasificación, separación, envasado, almacenamiento, recolección, transporte, tratamiento y disposición final de los desechos peligrosos, presentados por Junco y Rodríguez (1998).

Los riesgos ocupacionales generados por el

mercurio en la preparación de amalgamas se pueden minimizar siguiendo las normas de bioseguridad e higiene y manipulación mercurial adecuadas, que permitan reducir la concentración de mercurio en el área de trabajo. Actualmente, existe la tendencia a nivel mundial de descartar el uso del mercurio de las actividades humanas, de hecho, en odontología existe una gran polémica acerca de la seguridad del uso de las amalgamas dentales en pacientes y se han tratado de demostrar el riesgo ocupacional al cual están expuestos los dentistas y asistentes dentales. En este sentido, se han desarrollado técnicas odontológicas que no utilizan mercurio. Sin embargo, el uso de las mismas no se ha masificado, bien por sus altos costos o por no ofrecer las garantías necesarias (Morales y Reyes, 2003).

Al evaluar el riesgo ocupacional al cual está

expuesto el personal odontológico se ha podido observar que este depende de la actualización de las técnicas para la preparación de la amalgama y se ha determinado que se pueden minimizar éstos riesgos al realizar prácticas modernas cumpliendo con normas para el manejo de sustancias peligrosas. (Lorscheider et al.,, 1995; Mandel, 1993 y OMS, 1978)

CONCLUSIONES

• El 59% de las clínicas odontológicas públicas del

estado Monagas reciben un promedio mensual de 50 cápsulas de mercurio pre-dosificadas, de las cuales se genera un aproximado de 800 amalgamas por mes, dando origen a su vez a los desechos de mercurio.

• Dentro del proceso de manejo de mercurio se

observó que el 78% de las C.O.P. utilizan envases



inadecuados para almacenar los desechos de mercurio. Así mismo el 93 % de estas clínicas no cumplen con las normas de almacenamiento de los desechos.

• El 77,8% de las clínicas odontológicas públicas no

colocan los envases en los sitios adecuados para tal fin. Por otro lado, el 29,6% almacenan los envases dentro de los consultorios, y no en áreas aisladas como es lo adecuado.

• En total en el estado Monagas existe 30,61 kg de

desechos de mercurio proveniente de las clínicas odontológicas públicas. Sin embargo, cantidades aun mayores son vertidas como basura normal o agregada a las aguas servidas.

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para su elaboración. Editorial Episteme. Caracas, Venezuela.

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Nacional, Caracas Venezuela. Carmona, G.; E. Castillo y M. Mock. 1997 Normas

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controversy: Linkage of mercury and antibiotic resistance in bacteria. Toxicology 97 (1-3): 19-22

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mercury. Geneva. (Environmental Health Criteria, 118)

Revista Científica UDO Agrícola 12 (2): 504. 2012 504

Universidad de Oriente Postgrado en Agricultura Tropical

Núcleo de Monagas Título que se otorga: Magister Scientiarum

Menciones: Botánica Agrícola, Edafología, Fisiología Vegetal, Mejoramiento de Plantas y Producción Vegetal.

Presentación

Sólo a través de la investigación y de la educación intensiva, es posible comprender y hacer un uso racional y adecuado de los recursos agrícolas. La agricultura, en general, requiere de grandes inversiones de capital humano, para lograr un desarrollo sostenido de la actividad agrícola. Es necesario, por lo tanto, formar profesionales de alto nivel académico en el campo de la Agricultura tropical, conocedores de las condiciones bajo las cuales son rentables los cultivos tropicales y orientar el aprovechamiento de los recursos botánicos agrícolas hacia un mayor bienestar del hombre. También es deseable que el recurso humano a formarse sea capaz de dominar la teoría en la cual se sustenta la actividad agrícola. Es por ello, que la Universidad de Oriente ofrece un Programa de Postgrado en donde se analizan y estudian los diferentes campos de la agricultura moderna, sin perder de vista la realidad del campo venezolano. Objetivos

1. Impartir la instrucción necesaria para formar profesionales de alto nivel académico en el campo de la Producción Vegetal.

2. Estudiar las condiciones óptimas bajo las cuales los cultivos tropicales dan los mayores rendimientos económicos. 3. Encauzar el aprovechamiento de lo recursos botánicos agrícolas, fitogenéticos, edáficos, hacia el mayor beneficio del

hombre. 4. Sentar sobre bases firmes, la protección de los cultivos y de los recursos genéticos y edáficos, que sustentan la

actividad agrícola. 5. Mejorar y ampliar los conocimientos del profesional de la Agronomía, en áreas específicas de la producción

agropecuaria. 6. Contribuir al desarrollo del sistema científico y tecnológico de la zona oriental del país, con la generación de nuevos

conocimientos y tecnologías en el área de la producción agronómica. 7. Impulsar y desarrollar actividades científico-tecnológicas en el área de producción. 8. Acelerar el conocimiento taxonómico y anatómico de la flora agrícolamente importante.

Requisitos de Admisión Formalizar la solicitud de admisión en la Mención seleccionada ante el Coordinador del Programa de Maestría en

Agricultura Tropical Poseer título de Ingeniero, Licenciado o su equivalente en Agronomía, Biología ó áreas afines, obtenido con estudios

mínimos de cuatro (4) años, realizados en Instituciones de Educación Superior Nacionales o Internacionales. Enviar constancia certificada de las calificaciones obtenidas en los estudios superiores, indicando escala de evaluación

y de los Títulos o Diplomas obtenidos y dos copias fotostáticas de la misma. Poseer conocimiento satisfactorio del idioma castellano hablado y escrito. Presentar el examen de eficiencia en comprensión del inglés técnico escrito. La documentación expedida por una Institución de Educación Superior extranjera, deberá ser consignada en castellano

y debidamente legalizada ante un funcionario consular venezolano y el Ministerio de Relaciones Exteriores. Anexar a la solicitud de admisión: Curriculum vitae actualizado, copia fotostática de la cédula de identidad o pasaporte

y cuatro (4) fotografías de frente tamaño carnet. Cancelar, al momento de la matrícula, el monto de inscripción de acuerdo a la tarifa vigente.

Información Campus Juanico, Edificio Centro de Estudios de Postgrado. Coordinación de Postgrado en Agricultura Tropical. Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas, Maturín, 6201, estado Monagas, Venezuela. Telefax: (0291) 6417749. E-mail: [email protected]

Tecnología de los Alimentos. Evaluación de calidad (Food technology. Quality evaluation) Nayive FERMÍN, Hortensia GALÁN, José GARCÍA y Nelson BRACHO

Evaluación de la calidad físicoquímica y sensorial de tres marcas comerciales de café tostado y molido Physical-chemical and sensory quality evaluation of three commercial brands of roasted and grounded coffeeela

428-438

Mary Del Carmen LARES AMAÍZ, Rafael GUTIÉRREZ, Elevina PÉREZ y Clímaco ÁLVAREZ Efecto del tostado sobre las propiedades físicas, fisicoquímicas, composición proximal y perfil de ácidos grasos de la manteca de granos de cacao del estado Miranda, Venezuela Effect of roasting process on physical and physicochemical properties, proximate composition and fatty acid profile of the cocoa bean from Miranda state, Venezuela

439-446

Judith PRIETO MÉNDEZ, Francisco PRIETO GARCÍA, Alma Delia ROMÁN GUTIÉRREZ y Otilo Arturo ACEVEDO SANDOVAL

Análisis proximal del cultivo de cebada maltera (Hordeum sativum Jess) del sur del estado de Hidalgo y su relación con la calidad de suelos Proximate analysis of malting barley (Hordeum sativum Jess) crop of South of the Hidalgo State and its relationship to soil quality

447-455

Biología acuatica. Producción de peces. (Aquatic Biology. Fish production) Annie del Valle SILVA ACUÑA , Trinidad URBANO, Lorenis MEDINA, Carlos MORENO, Maritza FIGUEROA y Drudys ARAUJO

Relación entre la producción de peces y la variación ambiental en el delta superior del río Orinoco, Venezuela Relationship between fish production and environmental variation in the upper section of the Orinoco river delta, Venezuelaa

456-462

Biology terrestre. Fitoquímica (Terrestrial biology. Phytochemistry) Mitra NOORI, Behrouz MALAYERI, Marzieh MOOSAEI, Ramtin PAKZAD and Mohammad Hady PIRIYE

Effects of heavy metals on the antibacterial properties of Verbascum speciosum Schard Efectos de los metales pesados sobre las propiedades antibacteriales de Verbascum speciosum Schard

463-471

Naudy RAMOS DE LEÓN, María Elena SANABRIA CHÓPITE, Dorian Alcides RODRÍGUEZ GONZÁLEZ y Dilcia ULACIO

Efecto del extracto etanólico de albahaca genovesa (Ocimum basilicum var. Genovese) sobre Cercospora apii Fressen y el tizón temprano del celery (Apium graveolens) Effect of ethanol extract of genovese basil (Ocimum basilicum var. Genovese) on Cercospora apii and early blight of celery (Apium graveolens) Schard

472-478

Zootecnia. Helicicultura (Zootechny. Heliciculture) Olukayode Amos SOGBESAN and Adiaha Alda Alex UGWUMBA

Culture and nutrient values of Limicolaria aurora (Jay, 1989) (Mollusca: Achatinidae) raised in two different substrates Valores del cultivo y de nutrimentos de Limicolaria aurora (Jay, 1989) (Mollusca: Achatinidae) criados en dos diferentes sustratos

479-485

Zootecnia. Producción de aves (Zootechny. Poultry science) Hassan Abdulla MOHAMMED and Erika HORNIAKOVA

Effect of utilization of different types of lipids on amino acid profile in muscles and liver of Ross-308 broiler strain Efecto de la utilización de diferentes tipos de lípidos sobre el perfil de aminoácidos en músculos e hígado de pollos de engorde Ross-308

486-496

Ciencias Ambientales. Manejo de desechos (Environmental Sciences. Waste managment) Noris Inés BELLO GONZÁLEZ y Salvador URBÁEZ

Manejo y disposición final de desechos de mercurio en clínicas odontológicas públicas del estado Monagas, Venezuela Handling and final disposal of mercury wastes in public dental clinics in Monagas state, Venezuela

497-503

Postgrado de Maestría en Agricultura Tropical de la Universidad de Oriente 504

Agronomía. Fertilización de cultivos (Agronomy. Crop fertilization) Mauricio LÓPEZ ARCOS, José Edith POOT MATU y Martín Adolfo MIJANGOS CORTEZ

Respuesta del chile habanero (Capsicum chinense L. Jacq) al suministro de abono orgánico en Tabasco, México Response of habanero pepper (Capsicum chinense L. Jacq) organic fertilizer supply in Tabasco, México

307-312

Agronomía. Física de suelos (Agronomy. Soil physics) Américo José HOSSNE GARCÍA, Gerson Enrique PAREDES BARRIOS, Rodolfo Rafael CARVAJAL POREZA, Ernesto José SANTAELLA BARRETO y José Pablo MALAVER AGUIAR

Coherencia interpartículas de un suelo agrícola franco arenoso de sabana. Monagas, Venezuela Agricultural savanna sandy loam soil inter-particle coherence. Monagas State, Venezuela

313-323

Américo José HOSSNE GARCÍA, Yosmer Noel MAYORGA JAIME, Ángela Maryelis ZASILLO CONTRERAS, Luis Daniel SALAZAR BASTARDO and Fernan Andrés SUBERO LLOVERA


324-337

Agronomía. Ciencia del suelo (Agronomy. Soil science) Clara RONDÓN DE RODRÍGUEZ, Graciano ELIZALDE e Iván José MAZA

Modelo pedogeomorfológico de un área del Delta Superior del río Orinoco afectada por el cierre del caño Mánamo, Venezuela Pedogeomorphologic model from an area of the Orinoco river´s Upper Delta affected by the closure of the Manamo Canal, Venezuela

338-352

Agronomía. Manejo del agua (Agronomy. Water managment) Hamid Reza TOHIDI MOGHADAM, Farshad GHOOSHCHI and Hossein ZAHEDI

Effect of UV radiation and elevated CO2 on physiological attributes of canola (Brassica napus L.) grown under water stress Efecto de la radiación UV y el CO2 elevado sobre caracteres fisiológicos de canola (Brassica napus L.) cultivada bajo estrés hídrico

353-364

Edilberto GUEVARA PÉREZ y Adriana MÁRQUEZ ROMANCE Modelación de la infiltración en un campo agrícola de la cuenca del río Chirgua, estado Carabobo, Venezuela Modeling of the infiltration in a crop field of Chirgua basin, Carabobo state, Venezuela

365-388

Agronomía. Climatología (Agronomy. Climatology) José Alexander GIL MARÍN, Beatriz I. LOZADA GARCÍA, Nadiezhda LÓPEZ PÉREZ, Luis MARQUEZ y Marielin del Valle SALAZAR GIL

Evidencias de la variabilidad y cambios climáticos en Maturín, estado Monagas, Venezuela Climatic variability and changes evidences at Maturín, Monagas State, Venezuela

389-399

Nadiezhda LÓPEZ PÉREZ Influencia de episodios El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) sobre la precipitación en el Estado Monagas, Venezuela The influence of El Niño Southern Oscillation episodes (ENSO) on rainfall in Monagas State, Venezuela

400-406

Barlin OLIVARES, María SINDONI VIELMA, Jamilet VALDERRAMA y Juan C. ARAY Valorización del conocimiento local y ancestral mediante la percepción del clima en comunidades agrícolas indígenas del sur de Anzoátegui Valorization of local knowledge and ancestral by the perception of climate in indigenous farming communities of southern Anzoátegui

407-417

Agronomía. Satisfacción laboral (Agronomy. Labour satisfaction) Omaira del Valle GARCÍA y José M. ESTRADA

Nivel de satisfacción laboral de los egresados en la carrera de Ingeniería Agronómica de la Universidad de Oriente, Núcleo Monagas, Venezuela Level of labour satisfaction of the graduated ones in the career Agricultural Engineering of Universidad de Oriente, Monagas, Venezuela

418-427

Continuación en la página anterior ....



CONTENIDO Páginas Agronomía. Evaluación de Cultivares (Agronomy. Cultivar Evaluation) Felipe Rafael GARCÉS FIALLOS, Ronal Gabriel ZABALA PALACIOS, Teofilo Gorki DÍAZ CORONEL y Daniel Federico VERA AVILÉS

Evaluación agronómica y fitosanitaria de germoplasma de fréjol (Phaseolus vulgaris L.) en el trópico húmedo Ecuatoriano Agronomic and phytosanitary assessment of bean (Phaseolus vulgaris L.) germplasm in the Ecuadorian humid tropic

230-240

Kiarash Afsharpour REZAEIEH and Alireza EIVAZI Evaluation of morphological characteristics in five Persian maize (Zea mays L.) genotypes under drought stress Evaluación de las características morfológicas de cinco genotipos de maíz (Zea mays L.) de Persia bajo condiciones de sequía

241-244

María SINDONI VIELMA, Pablo Ricardo HIDALGO LOGGIODICE, Glady CASTELLANOS y Carlos MARÍN

Parámetros de calidad de 19 cultivares de parchita (Passiflora sp.) al sur del estado Anzoátegui, Venezuela Fruit quality parameters of 19 passion fruit (Passiflora sp.) cultivars, at Southern Anzoátegui State, Venezuela

245-252

Agronomía. Cultivo de Tejidos (Agronomy. Tissue Culture) Rafael FERNÁNDEZ DA SILVA

Sistema de regeneración in vitro de híbridos venezolanos de sorgo granífero [Sorghum bicolor (L.) Moench] in vitro regeneration system of Venezuelan hybrids of grain sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]

253-266

Agronomía. Citogenética (Agronomy. Cytogenetics) José del Valle IMERY BUIZA y Hernán CEQUEA RUÍZ

Estudio morfológico y citogenético del híbrido experimental Aloe vera (L.) Burm. f. x A. jacksonii Reyn Morphological and cytogenetic study in experimental hybrid Aloe vera (L.) Burm.f. x A. jacksonii Reyn

267-274

Agronomía. Taxonomía de Plantas (Agronomy. Plant Taxonomy) Wilmer Antonio DÍAZ PÉREZ, Félix DAZA y William SARMIENTO

Composición florística, estructura y diversidad del bosque ribereño del Río Kakada, Cuenca del Río Caura, estado Bolívar, Venezuela Floristic composition, structure and diversity of Kakada river’s riparian forest, Caura river basin, Bolívar state, Venezuela

275-289

Agronomía. Fisiología Vegetal (Agronomy. Plant Physiology) Osmar QUIJADA, Glady CASTELLANO, Ángel CASANOVA, Pascual GUERERE y Ramón CAMACHO

Evaluación del raleo de frutos malformados e inducción floral sobre el rendimiento y la calidad en el cultivo de mango (Mangifera indica L.), variedad Irwin en la planicie de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela Evaluation of thinning of malformed fruit and flower induction on performance and quality in mango (Mangifera indica L.) variety Irwin in the Maracaibo plains, Zulia state, Venezuela

290-297

Agronomía. Propagación de Plantas (Agronomy. Plant Propagation) César E. PUERTA A., Tania RUSSIÁN L. y César A. RUIZ S

Producción de plántulas de pimentón (Capsicum annuum L.) en sustratos orgánicos a base de mezclas con fibra de coco Seedling production of bell pepper (Capsicum annuum L.) in organic substrates based in coconut fiber mixtures

298-306

ISSN 1317 - 9152 Depósito Legal pp200102Mo1203

Continuación en la página anterior ....

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UDO Agrícolaudoagricola.orgfree.com/V12N2UDOAg/V12N2UDOAg.pdf · La REVISTA CIENTIFICA UDO de la Escuela de Ingeniería Agronómica de la AGRÍCOLA ... Postal 3, Ipostel. La Hechicera