caracterización preliminar de especies leguminosas
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Caracterización preliminar de especies leguminosas arbóreas comunes en cafetales:
una preparación para el cambio climático
24 May 2012
Wilson Espinales, UCATSE Harvin Centeno , UCATSE Pablo Siles , Bioversity InternationalAlcides Montoya , UCATSE Flavia Andino , UCATSE Willian Ortiz , UCATSE
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Los SAF albergan una ampliagama de especies arbóreas,géneros como Albizia, Inga,Leucaena, Erythrina y Gliricidiason usados comúnmente
Los géneros Inga y Erythrina sonde especial importancia ya queson ampliamente usados comosombra en sistemas perennes(cacao, café)
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
24 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Introducción
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Inga y Erythrina especies desucesión temprana secundaria(rápido crecimiento ydemandantes de luz)
Sin embargo presentes ensistemas multi-estrato bajo lasombra de otras especies
Sistemas multi-estratos soncomúnmente citados como unaestrategia contra el cambioclimático especialmente ensistemas con café
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
24 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Introducción
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También mucha de la renovación de la sombra se da enplantaciones ya establecidas donde café y otras especiesestán sobre las leguminosas
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
24 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Introducción
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Preguntas de investigación
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la sombraen el intercambio gaseoso y crecimiento de especies leguminosasarboreas (Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata yErythrina poeppigiana) comúnmente usadas en sistemasagroforestales en Mesoamérica.
Como la sombra artificial afecta los parámetros fotosintéticos de las especies Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana?
Son las tasas diurnas de fotosíntesis modificadas por los tratamientos de luminosidad? Existe un efecto de la aclimatación en estos patrones diurnos o es un efecto solamente de la cantidad de radiación solar?
Son las rasgos de la hoja (Área especifica de la hoja, ) modificados por la sombra y relacionados con los parámetros fotosintéticos de las especies Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana?
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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Materiales & Metodos
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
24 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
El ensayo fue establecido en la Universidad Católica Agropecuaria del Trópico Seco (13º 03’Norte y 86º 17’ Oeste) en Julio de 2011 en contenedores de suelo de 15 L
Cinco especies fueron seleccionadas de acuerdo a su frecuencia en sistemas agroforestales con café en CA
Inga oerstediana, I. vera, I. punctata son las especies mas comunes en CA al menos en Honduras y Nicaragua
Erythrina poeppigiana es la especies mas común en CR
I. jinicuil fue anteriormente la especie preferida por losproductores, pero el aprecio por los frutos de trabajadores enfincas causa caída de frutos de café, pero además susceptible aescoba de brujaLa semilla de estas especies fue colectada en Matagalpa y Jinotegaen sistemas con café, excepto por I. juinicuil donde la semilla fuecomprada de frutos en el mercado de Jinotega.
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Materiales & Metodos: Especies
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
Esperados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Inga oerstediana Inga vera Inga punctata
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Materiales & Metodos: Especies
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
Esperados
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Erythrina poeppigianaInga jinicuil
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Materiales & Metodos: Especies
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Erythrina poeppigiana Inga punctata
Inga oerstediana Inga vera Inga jinicuil
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Materiales & Metodos: Tratamientos
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
100% Radiación
del pleno sol
40% Radiación
del pleno sol
10% Radiación
del pleno sol
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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Materiales & Métodos: fotosíntesis
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
Mediciones de intercambio gaseoso diciembre 2011
Tres individuos por especie por nivel de sombra, intercambio de gases medido con LI-6400, Li-Cor, Lincoln, NE
Curva de respuesta al CO2(A-Ci ) (Ca = 1200 1000 800 600 500 400 300 250 200 150 100 50 mol mol-1
CO2)
Curva de respuesta a radiación (A-PPFD ) (PPFD = 2000 1500 1200, 800, 600, 400, 300, 200, 100, 50 and 0 mol m-2 s-1)
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Materiales & Metodos: crecimiento
Mediciones cada dos semanas de:
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Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
Esperados
Altura
Numero de hojas
Diametro
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Materiales & Métodos: biomasa
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
Mediciones de biomasa a los 125 días después de establecidas en los niveles de sombra
Biomasa de hojas, tallos y raíces después secado al 68oC por 72 horas
El área foliar fue estimada por fotografías digitales y analizadas con ImageJ
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Materiales & Métodos: análisis de datos
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
Tres tipos de bases de datos se colectaron en este estudio
Fotosíntesis: parámetros de Vcmax, Jmax y Rd se derivaran de las curvas de respuesta A-Ci y se analizaran por medio de ANOVA
Biomasa (raíces, hojas, tallos): se analizaran por medio de ANOVA
Crecimiento (diámetro, altura): que se analizaran por medio de ANOVA repetidas en el tiempo
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Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
Los parámetros Vcmax, Jmax y Rd se derivaran según el modelo bioquímico de fotosíntesis desarrollado por Farquharet al 1980.
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Farquhar et al 1980Sharkey et al 2007
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Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd
Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
Esperados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Parametros dependientes de la temperatura25oC c Ha
(kJ mol-1)
Parameter used for fitting
Kc ( mol m-2 s-1) 404.9 38.05 79.43
Ko ( mol m-2 s-1) 278.2 20.3 36.38
* ( mol m-2 s-1) 42 19.02 37.83
Used for normalizing
Vcmax ( mol m-2 s-1) 1 26.35 65.33
Jmax ( mol m-2 s-1) 1 17.21 43.9
Rd ( mol m-2 s-1) 1 18.71 46.36
Bernachi et al 2001
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Introducción
Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
24 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
Erythrina poeppigiana
Ci (mol mol-1
)
0 200 400 600 800 1000
An
(
mo
l m
ol-1
)
0
5
10
15
20
25
10% Radiacion
40% Radiacion
100% Radiacion
Inga jinicuil
Ci (mol mol-1
)
0 200 400 600 800 1000
Inga oerstediana
Ci (mol mol-1
)
0 200 400 600 800 1000 1200
Claramente existe cierta aclimatación de la capacidad fotosintética de las hojas,
la fotosíntesis no es influenciada solamente por la cantidad de la luz sino por la
aclimatación al ambiente donde esta se desarrollo
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
10 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
Vcm
ax (
mo
l m
-2 s
-1)
0
20
40
60
80
100
40% Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
100% Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
En general menor Vcmax en mayor sombra: menor capacidad de
carboxilacion de la RUBISCO
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
10 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
Jm
ax (
mo
l m
-2 s
-1)
0
20
40
60
80
100
120
140
40 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
100 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
En general menor Jmax en mayor sombra: menor capacidad de
transporte de electrones
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
10 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
Rd
(
mo
l m
-2 s
-1)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
40 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
100 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
En pleno sol mayor Vcmax, Jmax pero a costa de una mayor Rd, es caro
energéticamente tener mayor capacidad fotosintética
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
E. poeppigiana
6 8 10 12 14
An (
mol m
-2 s
-1)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
I. juinicuil
Hora del dia
6 8 10 12 14
I. oerstediana
6 8 10 12 14
Cursos diurnos de fotosíntesis muestran mayor tasa instantánea en pleno sol; pero no todas
las especies se comportan igual, I. juinicuil con buen desempeño en 40%
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
6 8 10 12 14
gs (
mol m
-2 s
-1)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
Hora del dia
6 8 10 12 14 6 8 10 12 14 16
La conductancia estomática parece ser mayor en pleno sol pero mas variable entre especies
que la fotosíntesis, I. juinicuil con desempeño similar en 100% y 40%
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Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
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EU
A insta
nta
ne
a (
mol C
O2 m
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H2O
)
-1
0
1
2
3
4
Hora del dia
6 8 10 12 14 6 8 10 12 14
La eficiencia de utilización de agua (EUA) instantánea, en general muestra ser mayor en
pleno sol, plantas en pleno sol son mas eficientes en el uso de agua!!!!!!!
Pero como siempre no todas las especies I. juinicuil muestra igual EUA en 40% y 100%
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
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mol m
-2s
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40% RAD
100% RAD
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Día más nublado
pero baja HR
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Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
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40% RAD
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ct
I. v
eraLa EUA depende de
las condiciones ambientales
también de la especies
Días mas nublados menor EUA
I. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia
Día más nublado
pero baja HR
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
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10% RAD
40% RAD
100% RAD
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eraLa EUA depende de
las condiciones ambientales
también de la especies
Días mas nublados menor EUA
I. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia
Día más nublado
pero baja HR
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
10% Sol Pleno Sol
An (
mol m
-2s
-1)
0
2
4
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8
10
Plantas Aclimatadas a 100%
Plantas Aclimatadas a 10%
10% Sol Pleno Sol
EU
A insta
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mol C
O2 m
ol-1
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)0.0
0.5
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1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Plantas en su ambiente
de aclimatacion
Plantas en su ambiente
de aclimatacion
Cuando plantas aclimatadas en 10% fueron transferidas a 100% y plantas aclimatadas en 100% fueron
Transferidas a 10%, vemos mas claro el efecto de aclimatación, las plantas se desempeñaron mejor en
El ambiente que había crecido, pero aun así EUA fue mejor en plenos sol
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Tratamiento de Radiacion (%)
0 20 40 60 80 100
Altura
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)
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I. juinicuil
I. oerstediana
I. pucntacta
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Tratamiento de Radiacion (%)
0 20 40 60 80 100
Dia
metr
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)
0
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Resultados: crecimiento y partición de biomasa
La reduccion en altura y diametro segun
la radiacion no es lineal, tampoco es igual
entre especies
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Objetivos
Preguntas
Materiales
Métodos
Resultados
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Radiacion (%)
0 20 40 60 80 100
Bio
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)
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E. poeppigiana
I. juinicuil
I. oerstediana
I. punctacta
I. vera
Radiacion (%)
0 20 40 60 80 100
Are
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tiva a
Ple
no S
ol (%
)
0
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40
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100
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Resultados: crecimiento y partición de biomasa
La reduccion en area foliar y biomasa segun la radiacion no es lineal, tampoco es igual
entre especies , cuales son los mecamismos de esto???? Realmente esa es otra historia!!!!!
Al menos 10 filminas mas
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Conclusiones
El mayor crecimiento se presento en el nivel de luz al 100 % , asímismo también a 40 % presento mayor crecimiento comparadocon 10 % pero no vario mucho con respecto a 100 %principalmente las especies de Erythrina poeppigiana e inga verapor lo cual recomendamos este nivel de 40 % de luz al quererintroducir estas especies en sistemas agroforestales bajosombra.
Inga oerstediana e inga jinicuil tienen buen comportamiento a 40 % de sombra y estas son generalmente las preferida por el productor para utilizarlas en sistemas agroforestales en café.
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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Agradecimientos
Agradecemos al Proyecto: “Banano en cafetales bajo sombra” financiado por GIZ y manejado por Bioversity International (http://bananas.bioversityinternational.org/)
Especialmente el tercer autor agradece a Charles Staver por las ideas y discusiones que se generan en campo y que realmente han impulsado este trabajo.
A UCATSE por bridar las condiciones y equipos pararealizar mediciones de crecimiento que se llevaron a caboen la investigación.
Agradecemos muy especialmente a FUNICA el cual nos apoyo económicamente para realizar esta investigación.
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Muchas Gracias!
Merci beaucoup!
Thanks very much!
Harvin Martin Centeno Velasquez
Wilson Ricardo Cabezas Espinales
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