EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA

EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

TESIS QUE PRESENTA GERARDO CASTRO BOBADILLA PARA OBTENER EL GRADO DE DOCTOR EN CIENCIAS EN ECOLOGÍA Y MANEJO DE RECURSOS NATURALES Xalapa, Veracruz, México 2008

Aprobación final del documento final de la tesis de grado:

“Evaluación del cultivo y producción de vainilla en la zona de Papantla, Veracruz,

México”

Nombre Firma

Director Dr. José Guadalupe García-Franco _____________________

Comité Tutorial Dra. Ma. Luisa Martínez Vásquez _____________________ Dr. Eckart Boege _____________________ Jurado Dr. Lázaro Rafael Sánchez Velásquez _____________________

Dr. Héctor Armando Contreras Hernández _____________________ Dra. Luciana Portter Bolland _____________________ Dra. Rosa Amelia Pedraza Pérez _____________________

Km 2.5 Carretera Antigua a Coatepec 351, Congregación el Haya 91000, Veracruz, México Tel. (28) 42-1809/10 Fax. 18-78-09

______________________________________________________________________

DECLARACIÓN

Excepto cuando es explicitamente indicado en el texto, el trabajo de investigación contenido en

esta tesis, fue efectuado por el M. en C. Gerardo Castro Bobadilla como estudiante de Doctorado en

Ciencias (Ecología y Manejo de Recursos Naturales) entre septiembre de 1998 y diciembre del 2008,

bajo la supervisión del Dr. Jose Guadalupe García Franco.

Las investigaciónes reportadas en esta tesis no han sido utilizadas anteriormente para obtener

otros grados académicos, ni serán utilizadas para tales fines en el futuro.

Candidato: M. en C. Gerardo Castro Bobadilla ___________________________

Director de tesis: Dr José Guadalupe García Franco ___________________________

_________________________________________________________________________

INDICE Estructura de la tesis ............................................................................................................................................. 1 

Resumen ........................................................................................................................................... 2 

CAPITULO 1 La vainilla en México y generalidades de sus sistemas de producción .............. 3 1.- Introducción .................................................................................................................................................... 4 

1.1.- La vainilla..................................................................................................................................................... 7 

a) Generalidades de la Vanilla planifolia Andrews ......................................................................................... 7 

b) Requerimientos ambientales de Vanilla planifolia Andrews ..................................................................... 10 

1.2.- El cultivo de la vainilla (Sistemas actuales de manejo en México) ............................................................ 13 

a) Sistema tecnificado (Te) ............................................................................................................................ 14 

b) Sistema tradicional (Tr) ............................................................................................................................. 14 

c) Sistema semitecnificado (St) ..................................................................................................................... 15 

2.- Problemática en el cultivo de la vainilla ........................................................................................................ 15 

3.- Objetivos generales ....................................................................................................................................... 16 

a) Objetivos particulares ................................................................................................................................ 16 

4.- Hipótesis de trabajo ....................................................................................................................................... 17 

5.- Antecedentes ................................................................................................................................................. 18 

Producción de vainilla ................................................................................................................................... 18 

6.- Algunos factores que influyen en el desarrollo de las plantas ....................................................................... 24 

a) Efecto del estrés en plantas ........................................................................................................................ 24 

b) Respuestas de las plantas ........................................................................................................................... 25 

c) Factores ambientales .................................................................................................................................. 27 

e) Nutrición mineral ....................................................................................................................................... 30 

7.- Área de estudio .............................................................................................................................................. 31 

8.- Referencias .................................................................................................................................................... 33 

CAPITULO 2 Vanilla (Vanilla planifolia Andrews) crop systems used in the Totonacapan

area of Veracruz, Mexico: Biological and productivity evaluation ............................................. 43 

Abstract .............................................................................................................................................................. 44 

Introduction ........................................................................................................................................................ 44 

Material and Methods ......................................................................................................................................... 46 

Results ................................................................................................................................................................ 47 

Discussion .......................................................................................................................................................... 49 

References .......................................................................................................................................................... 50 

CAPITULO 3 Respuesta de Vanilla planifolia Andrews, sometida a tres regímenes de riego

“artesanal” en la época de seca en la zona Totonacapan, Veracruz, México ............................ 52 

Resumen ............................................................................................................................................................. 53 

Introducción ........................................................................................................................................................ 54 

Materiales y Métodos ......................................................................................................................................... 56 

a) Especie de estudio ..................................................................................................................................... 56 

b) Área de estudio .......................................................................................................................................... 57 

Metodología ........................................................................................................................................................ 57 

Análisis estadísticos ............................................................................................................................................ 59 

Resultados .......................................................................................................................................................... 59 

Discusión .......................................................................................................................................................... 611 

Conclusiones ...................................................................................................................................................... 65 

Referencias ....................................................................................................................................................... 667 

CAPITULO 4 Discusión y conclusión generales ........................................................................ 79 

1.- Aspectos históricos y culturales del cultivo de vainilla ................................................................................. 80 

2- Diagnóstico del cultivo de vainilla en el Totonacapan .................................................................................. 81 

3.- Efecto de la adición de agua a los cultivos .................................................................................................... 83 

4.- Otros factores que pueden afectar la retención de frutos ............................................................................... 84 

5.- Efecto de manejo en la variación en el tamaño de frutos .............................................................................. 86 

6.- Conclusiones generales ................................................................................................................................. 87 

7.- Líneas futuras de investigación ..................................................................................................................... 88 

8.- Bibliografía ................................................................................................................................................... 89 

Índice de figuras y cuadros

Capítulo 1

Cuadro 1. Relación de la producción anual de vainilla en diferentes países en 1995, 2000 y 2004 (World Market, 1995;

Toussaint-Samat, 2002; FAO, 2007 y 2008), y el área aproximada sembrada en el 2007 ..................................................... 22

Figura 1. Planta de Vanilla planifolia adheridas a los árboles tutores en un huerto semitecnificado. ..................................... 8

Figura 2. Ejemplar de Vanilla planifolia en que se muestran las inflorescencias. .................................................................. 9

Figura 3. Infrutescencia de Vanilla planifolia durante el desarrollo y elongación de los frutos en el mes de octubre. ............ 9

Figura 4. Esqueje de Vanilla planifolia consistente en unos 40 cm de bejuco trasplantado junto al árbol tutor. ................. 10

Figura 5. Origen de la vainilla (Vanilla planifolia) y rutas de su introducción a Europa (Tomado de Smith et al., 1992) ...... 19

Figura 6. Registros de Vanilla planifolia silvestre y cultivada (Tomado de Bory et al., 2007) ............................................. 21

Figura 7. Producción de vainilla en México (□) y en Veracruz (∆), México en toneladas (Fuente: SIACON (Sistema de

Información Agropecuaria de Consulta), 2000; Toussaint-Samat, 2002b; SAGARPA, 2004; FAO, 2007). ......................... 21

Figura 8. Producción mundial de vainilla en 2006 (FAO, 2008). Se indica el porcentaje que cada país produjo. ................. 23

Figura 9. Zona de estudio (INEGI, 1984). Las marcas rojas muestran la localización de las parcelas donde se realizó la

investigación. ......................................................................................................................................................................... 31

Capítulo 2

Table 1a. Characteristics of the vanilla crop systems used in Totonacapan, Veracruz, Mexico ............................................ 45

Table 1b.Characteristics of vanilla crop studied during 1999-2000 in the Totonacapan Area. .............................................. 45

Table 2. Biological and productive characteristics of the three vanilla crop systems studied in the area of the Totonacapan

Area, Mexico (1 Analysis carried out by Technological Institute of Veracruz) (- = data missed outside of our control).

Means whit the same letter are not significantly different P>0.05). ....................................................................................... 48

Table 3. Seasonal soil characteristic of the vanilla crop systems studied (A = Autumn, harvest time, W = Winter, star of the

flowering, Sp = Spring, fruits development and dry season, S = Summer, fruits development and rainy season. (pH = pH;

MO = organic matter; N = nitrogen; P = phosphorus; K =potassium; Ca = calcium; Mg = Magnesium). ............................ 50

Figure 1 Fruit survival of Vanilla. planifolia in the crop system studied at Totonacapan, Veracruz, Mexico, and mean

monthly precipitation for 1999 (a) y 2000 (b). (Bars = precipitation; Tr = traditional crop; Te1 =technical crop system one;

Te2 = technical crop system two; Ut1=semi-technical crop system one; Ut2= semi-technical crop system two. ................. 47

Figure 2(a). Surface under vanilla crop in whole México (%), and the contribution of State of Veracruz (%) and (b)

Production in tons of vanilla in México (%), and the contribution of the State of Veracruz (%). Source SIACON19 and

Toussaint-Samat20. ................................................................................................................................................................. 48

Capítulo 3

Cuadro 1. Relación de temperaturas (Temp.) y precipitación (Prec.) de las zonas de estudio de los ciclos 1999, 2000 y

2001. (Fuente Comisión Nacional del Agua). ........................................................................................................................ 72

Cuadro 2. Cantidad de frutos retenidos por tratamiento de riego y por tipo de huerto: Tradicional (Tr), Semitecnificado

(St1), Semitecnificado (St2), Semitecnificado (St3), Tecnificado (Te1) y Tecnificado (Te2), durante los dos años de

estudio. .................................................................................................................................................................................. 73

Cuadro 3. Efecto del año, tipo de huerto o sitio, tratamiento de riego y fecha mensual en la permanencia de frutos de

vainilla en los seis sitios de estudio de la zona del Totonacapan, Ver. (MANOVA con medidas repetidas). ........................ 74

Cuadro 4. Coberturas promedio mensuales de dosel obtenidas de los huertos seleccionados. Tradicional (Tr),

Semitecnificado (St1), Semitecnificado (St2), Semitecnificado (St3), Tecnificado (Te1) y Tecnificado (Te2). En negritas se

indican el valor más bajo y el más alto de cada huerto. ......................................................................................................... 75

Figura 1. Porcentaje de retención de frutos de Vanilla planifolia, obtenido durante los años 2000 (a) y 2001 (b), en los seis

distintos huertos de estudio. (●) Tradicional, (■) Tecnificado1, (□) Tecnificado2, (◊) Semitecnificado1, (∇)

Semitecnificado2 (∆) Semitecnificado3. ................................................................................................................................ 76

Figura 2. Porcentaje de retención de frutos de Vanilla planifolia, obtenidos durante el período de abril a noviembre (2000-

2001) en los seis distintos huertos de estudio y para los cuatro tipos de tratamientos de riego. a) Un litro, b) Medio litro, c)

Un cuarto de litro y d) Testigo. La nomenclatura de los huertos es igual a la figura 2. ......................................................... 77

Figura 3. Porcentaje de cobertura arbórea (± EE) registrado en los seis huertos de cultivo de Vanilla planifolia, en la zona

del Totonacapan, Ver. Tr = Tradicional, Te1 = Tecnificado1, Te2 = Tecnificado2, St1 = Semitecnificado1, St2 =

Semitecnificado2, St3 = Semitecnificado3. Letras similares indican que no hay diferencia significativa. ............................. 78

Figura 4. Precipitación (Pp) y temperatura (Tem) registrada en Papantla (P) y Martínez de la Torre (M)durante los años de

estudio (00 = 2000 y 01 =2001). ............................................................................................................................................ 79

Estructura de la tesis

El presente trabajo tuvo como propósito realizar un diagnóstico del cultivo y producción de

vainilla en la zona de Papantla, Veracruz, México, así como explorar las respuestas ante la

aplicación de riegos artesanales controlados.

En el primer capítulo se reseña el posible origen o inicio de la domesticación de la vainilla.

Se mencionan las posibles causas de las fluctuaciones de la producción de frutos en los últimos

200 años. Se abordan las causas probables de carácter biótico y abiótico que pueden estar

favoreciendo la baja producción de frutos. Así, parte medular de este capítulo, es la

caracterización de los tipos generales de manejo en la producción de vainilla; además de resaltar

los aspectos fuertes y débiles de cada método de producción. La caracterización de la especie y la

zona de estudio se abordan también en este capítulo, en el que se mencionan los sistemas de

cultivo que han sido identificados y algunas otras características del cultivo de vainilla.

En el segundo capítulo se comparan, de forma práctica, los sistemas de cultivo

prevalecientes en la zona de estudio, lo que permitió analizar los factores que pudiesen estar

afectando a la producción de esta orquídea. Se considero como variable de respuesta la retención

de los frutos producidos por temporada, que es un indicador del éxito en el sistema de manejo. Se

evaluaron los factores que podrían afectarlas.

El tercero capítulo reporta un experimento en que se aplicó riego de forma artesanal en

varias cantidades, con la finalidad de determinar la dosis óptima, que se tradujera en una mayor

producción de vainilla. En la discusión general, se señala la pertinencia de esta investigación ya

que, con la aplicación de tecnologías de bajo costo, se logra un aumento en la retención de frutos.

Finalmente, se llama la atención a los escasos reportes científicos sobre los sistemas de manejo y

producción del cultivo. Bajo el contexto de identificar y proponer el método de producción más

eficaz y viable para la zona, se hacen varias suposiciones sobre las causas por las que la

producción de vainilla no es la deseada. Para finalizar se hacen algunas recomendaciones para

trabajos futuros.

1

RESUMEN

Se realizó una revisión histórica sobre la situación general del cultivo de la vainilla. Se

documentan los factores de carácter biótico y abiótico que podrían influir en la caída prematura

de frutos. Se evaluaron los tres principales sistemas de cultivo respecto a su tecnificación y la

caracterización de actores sociales que intervienen en la zona del Totonacapan, México

(Tecnificado (Te), Semitecnificado (St) y Tradicional (Tr)). Se registraron parámetros de la

planta de vainilla: número de plantas por huerto, cantidad de bejucos por tutor, inflorescencias

por planta, tamaño, peso húmedo y seco de las hojas. Se registraron humedad, pH del suelo,

humedad y temperatura del aire, además de la cobertura arbórea durante dos años consecutivos:

1999 y 2000. Se determinó la relación entre estos factores y la retención del fruto, como un

indicador de la producción. La retención de frutos fue diferente en los huertos estudiados en

ambos años. La temperatura y la humedad relativa mostraron una correlación positiva con la

producción de frutos. La mayor caída de frutos ocurrió en la época de menor precipitación. En los

huertos con menor nivel de tecnificación (Tr) se registró una cosecha de 30% de los frutos

iníciales (220kg/ha). En el (St) los frutos fueron de mayor tamaño y peso, además mostraron

mayor retención, alcanzando una supervivencia de hasta 49%, o más. La mayor parte de los

productores poseen menos de una hectárea y no tienen la capacidad económica para implementar

y aplicar infraestructura de riego. Se propuso un diseño para probar la influencia del agua, por

medio de distintos regímenes de riego de forma artesanal, sobre la retención de frutos. Para ello,

se adicionaron diariamente en la época seca (mayo-.junio), varias cantidades de agua a una

muestra de plantas de vainilla. La aplicación extra de agua se tradujo en una retención de frutos

de 45% para el primer año y de 49%, para el segundo, aunque sólo en determinada cantidad, ya

que no mostró incremento donde se aplicó más de un cuarto de litro. El suministro de poca

cantidad de agua en parcelas menores a una hectárea puede incrementar la producción. Se discute

la influencia de algunas variables abióticas que pueden estar contribuyendo con la caída de frutos.

No se pudo evaluar el efecto de otras variables abióticas que pudieron afectar la retención de

frutos de vainilla in situ, como la intensidad de radiación, la temperatura y humedad del aire,

entre otras. El estudio de éstas representa un reto ya que no pudieron homogeneizarse las

condiciones abióticas, por tratarse de sistemas no controlados, ya que hay una amplia variación

en las técnicas de manejo. El sistema semitecnificado fue la mejor técnica de manejo en cuanto a

la retención de frutos.

2

CAPITULO 1

La vainilla en México y generalidades de sus sistemas de producción

3

1.- Introducción

Actualmente, una de las problemáticas a las que nos enfrentamos en el uso de la superficie

terrestre de la República Mexicana, es su mala planificación. De la totalidad del territorio, por

ejemplo, sólo se destina el 3% para el Sistema Nacional de Áreas Naturales Protegidas

(SINANP), en contraste con el 97% que está ocupado por áreas agropecuarias, forestales y de

asentamientos humanos (Pimentel, 1992). Otra estimación la proporciona la Comisión Nacional

de Áreas Protegidas (CONANP, 2005), que cubre poco menos del 10% del territorio nacional

(18.7 millones de ha), aunque en la mayoría de los casos solamente funcionan a nivel

administrativo y/o en papel (Valle, 2006). Lo anterior, muestra la urgente necesidad de

caracterizar perfectamente dichas áreas y diseñar estrategias de producción, que minimicen los

efectos adversos sobre la naturaleza.

En México, como en el resto del mundo, existe una fuerte presión sobre la flora y la fauna.

Se estima que se deforestan de 800,000 a 1,200,000 ha al año (Masera et al., 1992). En particular,

Manson (2006) menciona que en Veracruz se deforesta 1.6% anualmente (116,504 ha) de su

territorio. Otras estimaciones del 2006 calculan la pérdida por año en 31,350 ha (Vázquez, 2007).

De cualquier modo, estas estimaciones son razones suficientes para realizar estudios sobre los

factores que afectan a la biodiversidad como son el social, el económico, el demográfico, el

cultural y el biológico (Toledo, 1994).

Según Toledo (1988) el 62% de la superficie de Veracruz se utiliza para fines

agropecuarios. Aunque para el 2004, la SAGARPA (Secretaria de Agricultura, Ganadería,

Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación) estima un 75% para los mismos fines, principalmente

ganaderos, de ahí que Veracruz sea el mayor productor de cabezas de ganado en el país. El área

empleada actualmente para la ganadería es de 3.7 millones ha, parte de las zonas selváticas del

estado que inicialmente era con fines agrícolas (sobre todo monocultivos básicos como maíz,

arroz, fríjol, calabaza, por mencionar algunos) ahora han perdido dicha vocación. Sin embargo,

como la materia orgánica del sustrato (suelo) en este tipo de cultivos se pierde rápidamente (entre

dos y tres años), la productividad es muy baja y, por tanto, se opta por llevar a cabo otras

actividades, entre ellas la ganadera (Gómez-Pompa, 1985).

Existen estrategias de cultivo que no son tan agresivas con el suelo y que proporcionan

integralmente un manejo agrícola, ganadero (estabulado) o de silvicultura. Generalmente, este

tipo de prácticas productivas implica, entre otros factores, el empleo de, al menos, dos especies

4

vegetales, de las cuales, una de ellas suele ser perenne, leñosa o maderable y, puede, o no,

combinarse con manejo animal (Altieri y Merrick, 1987; Barrera, 1992; Challenger, 1998;

Bifanio, 1999). Cuando estos sistemas se combinan se denominan agrosilvopastoriles. Estos

sistemas han sido poco estudiados y solamente existen unos cuantos trabajos que describen

detalladamente algunas de estas prácticas; es decir, el arreglo específico en tiempo y espacio de

los diversos componentes de estos sistemas (Altieri y Merrick, 1987; Barrera, 1992; Challenger,

1998).

Bajo este esquema de producción, en el que se consideran tanto los aspectos estructurales,

como los funcionales de los sistemas productivos, Nair (1985) propone una clasificación de la

siguiente manera: (1) Sistemas silvopastoriles (árboles asociados con ganadería); (2) Sistemas

agrosilvoculturales o silvoagrícolas (árboles combinados con cultivos); (3) Sistemas

agropastoriles (cultivos combinados con ganadería), y (4) Sistemas agrosilvopastoriles (árboles

con cultivos y ganadería). En México, a la mayoría de estos sistemas se les ha denominado

también “Sistemas Forestales Artificiales” (excepto en el que no se manejan árboles), localizables

tanto en sitios de zona selvática (tropicales), como en la boscosa (templados). Éstos se

caracterizan por manejar un alto número de especies nativas e introducidas, por lo que se

consideran como poliespecíficos. Tal es el caso de la producción en huertos de café en los que, al

mismo tiempo, se cosechan naranja y plátano. Estos Agrosistemas han sido ubicados en

asentamientos huastecos, totonacas y mayas (Alcorn, 1990).

El término agrosistema implica diferentes niveles de organización biológica. Según el tipo

de estudio que se desee realizar, se aborda desde distintos enfoques, ya sea individual,

poblacional, de comunidad o de todo el ecosistema. Además de que no sólo se deben considerar

aspectos de rendimiento y rentabilidad, sino de tipo ecológico y socioeconómico (Altieri y

Merrick, 1987; Barrera, 1992; Challenger, 1998; Hernández-Xolocotzi, 1998). Montaldo en

1985, define al agroecosistema como un sistema creado por el hombre a partir del ecosistema

natural y que tiene como finalidad la obtención de una diversidad de productos agrícolas o

forestales y, en algunos de los casos, se logra mantener la fertilidad de los suelos. Se caracteriza

por utilizar métodos tradicionales de cultivo, mediante la diversificación y rotación de los

mismos y sus variedades de nutrientes y un uso mínimo de insumos químicos (Montecinos y

Altieri, 1991). Es claro que los rendimientos individuales de cada especie de los policultivos no

se pueden comparar con los de un monocultivo; no obstante, en estos agroecosistemas se puede

5

generar un rendimiento más alto por la suma de todos sus productos (Challenger, 1998). La gran

diversidad vegetal en los sistemas de cultivos tradicionales, tanto en el tiempo como en el

espacio, está conformada de una gran variedad de policultivos o sistemas agroforestales

(Clawson, 1985; Challenger, 1998). Dicha estructura influye en las interrelaciones, dentro y entre

los agroecosistemas, ya que promueven un mejor aprovechamiento de la energía, lo cual favorece

a la producción agrícola, pues se detectan menos malezas, se obtiene una mayor fijación de

nitrógeno y se evita el desgaste de los suelos, entre otros aspectos (Challenger, 1998).

García (1997) menciona que los policultivos, con características perennes y un manejo

adecuado, pueden influir en un menor desgaste del ecosistema. De esta manera es posible: (1)

reducir la lixiviación de los elementos orgánicos; (2) brindar la oportunidad de la utilización de

recursos locales de manera racional; (3) reducir el desgaste excesivo del suelo y (4) mantener un

mejor control en el uso de insumos externos, como es el caso de plaguicidas y fertilizantes

sintéticos. Además, aunque no es exclusivo de ellos, fomentan el uso de mano de obra rural,

ofreciendo empleo a los habitantes de la zona contribuyendo a la unidad cultural y estimulando la

autogestión. Entre los ejemplos de este tipo de cultivos se pueden mencionar al cultivo de café

(Coffea arabica) creciendo bajo el dosel de árboles de vegetación original del lugar (Moguel y

Toledo, 1996), o bien, bajo especies plantadas específicamente para ello, como es el caso de

árboles del género Inga (Villaseñor-Luque, 1987). En este sentido, además de obtener café en

estas fincas, se muestra la viabilidad de mantener una abundante cubierta vegetal, ya que, en

algunas ocasiones, también se cosechan cítricos y plátanos, entre otros productos, y a la vez

cohabita un gran número de aves, artrópodos y pequeños mamíferos (Greenberg, 1993; Moguel y

Toledo, 1996, 1999; Soto-Pinto et al., 2000; Somarraba et al., 2004; Manson et al., 2008).

Las plantaciones de Vainilla (Vanilla planifolia) –tema central del presente trabajo–

también están entre este tipo de agrosistemas, ya que incorporan varias especies arbustivas y

arbóreas como Bahuinia divaricata L. (pata de vaca); Tabernaemontana sp. (cojón de gato);

Eugenia capulli Schlect. (capulín); Gliricidia sepium Jacq. (cocuite, cocouitle); Erythrina sp.

(pichoco, colorín, gasparito, pemuchil, quemite) y Bursera simaruba L. (chaca, palo mulato)

(Herrería, 1980; Curti, 1995; Sánchez, 1997; Toussaint-Samat, 2002). Dichas especies son

utilizadas principalmente como tutores (son empleados como medio de sostén, ya que la vainilla

es un bejuco) y, en muchos de los casos, parte de su biomasa se usa como abono orgánico en la

misma plantación (Barrera, 1981; Castillo, 1989; Sánchez, 1993, 1997; Curti, 1995). Cabe

6

mencionar que las parcelas destinadas al cultivo de esta orquídea, presentan diferentes arreglos en

la composición y estructura de tutores así como su forma de manejo; en la mayoría de los huertos

se encuentran plantas que son aprovechadas por los productores como es el caso de naranjos,

chiles y orégano. La obtención de vainilla en forma tradicional en el Totonacapan es muy

importante, puesto que ayuda a preservar la riqueza de especies y comunidades vegetales y

animales, así como la identidad cultural de los pobladores de la zona (Altieri y Nocholl, 2000).

Este tipo de manejo silvoagrícola le confiere mayor valor agregado pues no ocasiona grandes

perturbaciones en el entorno. Cabe señalar la necesidad de desarrollar estudios sobre tales

sistemas, en un sitio o área bien localizada, tomando en cuenta aspectos como la composición y

los arreglos biológicos del mismo, las diferentes estrategias de manejo, así como los aspectos

económicos y socioculturales que los dinamizan (Barrera, 1992).

1.1.- La vainilla

a) Generalidades de la Vanilla planifolia Andrews

La vainilla pertenece a la familia Orchidaceae y forma parte del género Vanilla, en el se

incluyen aproximadamente 155 especies (Govaerts et al., 2006), aunque para la producción

comercial se cultivan solamente tres; Vanilla planifolia Andrews o Vanilla fragans Salisburi,

Vanilla pompona Schiede y Vanilla tahitensis Moore (Curti, 1995; Toussaint-Samat, 2002;

Velázquez, 2004). Además de las especies antes mencionadas, Soto (2003) indica la existencia de

otras especies aromáticas que se cultivan localmente, o se recolectan de forma silvestre, aunque

no tienen un valor económico alto. Tal es el caso de V. pompona en las Indias Occidentales, V.

chamissonis Klotzsch en Brasil, V. odorata C. Presl. en América, V. claviculata (W. Wright) Sw.,

V. griffithii Rchb. F. y V. abundiflora J.J.Sm. en las Indias Occidentales y en Asia.

Particularmente, Vanilla planifolia es una planta perenne herbácea y trepadora, hemiepífita

secundaria que crece en bosques tropicales. Por lo general, su tallo es de color verde, suave y

suculento, cilíndrico y sarmentoso, formado por entrenudos de 10 a 15 cm de largo y de 10 a 15

mm de diámetro, hojas alternas paralelinerves, gruesas y cerosas de 15 a 18 cm de largo y 5 a 7

cm de ancho (Dressler, 1981, 1990, 1993; Soto, 2006) (Fig. 1).

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Figura 1. Planta de la Vanilla planifolia adheridas a los árboles tutores en un huerto semitecnificado.

La planta presenta dos tipos de raíces, las que brotan de los nudos introducidos en la tierra,

denominadas primarias, y las secundarias o adventicias que brotan de los nudos de la parte aérea.

Éstas últimas se sujetan del tutor, y su crecimiento es hacia el suelo, de donde obtienen nutrientes

de la materia orgánica. Ambos tipos de raíces, se localizan entre los 5 y 10 cm de profundidad de

la materia orgánica del suelo, y se extienden en círculo, en un radio de hasta 1.20 m (Pérez, 1983;

Dressler, 1990; Sánchez, 1997).

La planta es hermafrodita, sus flores miden alrededor de 5 cm y son de color blanco con un

tono ligeramente amarillo verdoso. Éstas presentan tres sépalos, tres pétalos (uno de ellos es

modificado y se llama labelo), y una columna central o ginostemo en donde se fusionan los

órganos sexuales; dichos órganos están separados por una membrana llamada rostelo. Las flores

se agrupan en inflorescencias que brotan de las axilas de las hojas; cada planta produce de 10 a

20 inflorescencias y, cada una de éstas produce de 10 a 20 flores. Se observa una maduración

secuencial, esto es las flores abren de una a dos en las primeras horas de la mañana y solamente

perduran hasta el medio día; al siguiente día se abren nuevas flores (Dressler, 1990; Curti, 1995;

Velázquez, 2004) (Fig. 2)

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Figura 2. Ejemplar de Vanilla planifolia en que se muestran las inflorescencias.

El fruto es una cápsula carnosa dehiscente, casi cilíndrica (Fig. 3) que mide de 15 a 25 cm

de largo, es de color verde obscuro brillante y al madurar se reblandece y cambia a un color verde

amarillento opaco (Dressler, 1981, 1990, 1993; Curti, 1995; Soto, 1999, 2006). Las semillas son

muy pequeñas y redondas de 0.24 a 0.33 mm, y en el fruto puede haber varios miles de ellas

(Dressler, 1981, 1990, 1993; Curti, 1995; Soto, 1999, 2006).

Figura 3. Infrutescencia de Vanilla planifolia durante el desarrollo y elongación de los frutos en el mes de

octubre.

9

El principal método de propagación es asexual por medio de esquejes (Sánchez,

1993,1997; Velázquez, 2004) (Fig. 4). Los bejucos-esquejes son producto de los aclareos que se

llevan a cabo en los huertos. Estos mismos esquejes pueden ser vendidos entre productores para

mejorar cultivos ya establecidos, o para el inicio de nuevos vainillales. De tal suerte que un único

genet puede estar presente en varios vainillales. Esto es, que sea un solo clon en todos los

vainillales (Soto-Arenas, 2008. Comunicación personal; Lubinsky et al., 2008)

Figura 4. Esqueje de Vanilla planifolia consistente en unos 40 cm de bejuco trasplantado junto al árbol tutor.

Para asegurar la producción de vainilla, en el período de floración se lleva a cabo la

polinización manual, ya que el porcentaje de polinización natural es mínimo o inexistente

(Castillo, 1989; Soto, 2006). Lo anterior puede atribuirse a que el polinizador potencial no se

encuentra en las proporciones adecuadas, o a que en el proceso de domesticación se perdió el

polinizador natural (Dressler 1993; Soto, 1999, 2006). Se piensa que las abejas del género

Melipona y algunos colibríes podrían actuar como polinizadores (Dressler, 1993); y

recientemente se mencionan a las abejas Euglossa viridisima y Eulaema spp. como las

polinizadoras naturales de la vainilla (Soto, 2006).

b) Requerimientos ambientales de Vanilla planifolia Andrews

En términos generales, las condiciones climáticas necesarias para el crecimiento de la

vainilla ocurren en las zonas de clima cálido húmedo, a temperatura media anual entre 21 y 27 °C

10

(Montoya, 1963) y con inviernos fríos, donde la humedad relativa es superior a 80% (Curti, 1995;

Velázquez, 2004). Las temperaturas mínimas que pueden soportar son de 5 y 7 °C por periodos

de tiempo corto (Montoya, 1963). La floración de esta especie en México casi siempre ocurre

entre marzo y mayo, y ocasionalmente se prolonga hasta junio, pero ocasionalmente se pueden

presentar hasta tres floraciones en el año. El frío invernal destruye los brotes vegetativos tiernos,

fenómeno conocido como "capado". Cuando la temperatura es menor a 4 °C daña los meristemos

apicales, y a temperaturas inferiores a 0 °C provoca la muerte de la planta (David, 1983; Curti,

1995).

Otra de las condiciones climáticas favorables para el crecimiento de la vainilla va que

ocurran precipitaciones con un promedio de entre 1,130 a 2,500 mm anuales (Curti, 1995).

Asimismo, es importante hacer notar que los períodos prolongados sin lluvia pueden afectar a

este cultivo. Por ejemplo, se ha establecido que la región de Papantla presenta solamente 1,133

mm de precipitación media anual, y con frecuencia la sequía limita el desarrollo de la planta y

provoca la caída de los frutos inmaduros (Curti, 1995). Además, las sequías prolongadas con baja

humedad relativa, que en algunos años ocurren de marzo a mayo en los municipios costeros de la

región de Papantla, afecta la viabilidad del polen por una la alta deshidratación (Curti, 1995).

Caso contario, cuando hay exceso de humedad es común la proliferación de enfermedades de

origen fungoso (Velázquez, 2004).

Por otro lado, el rango altitudinal de mejor crecimiento para la vainilla es desde el nivel

del mar hasta los 700 m snm; sin embargo, se tiene registrado que prospera mejor alrededor de

los 400 m snm (Curti, 1995; Velázquez, 2004). Las características del sustrato para este cultivo

son una mezcla de materia mineral proveniente de las rocas, materia orgánica, agua y aire. La

mayoría de los cultivos crecen idealmente en suelos, a capacidad de campo, con 45% de materia

mineral, 5% de materia orgánica (MO), 25% de agua y 25% de aire; no obstante, la proporción

real de estos componentes cambia con frecuencia, especialmente del agua y del aire (Hernández,

1997; Velázquez, 2004).

Aunque para el establecimiento de un vainillal el origen geológico del suelo no es

considera importante (Castillo, 1989; Velázquez, 2004), es recomendable tener suelos con textura

intermedia (“loam” arcilloso), buen drenaje y una MO de 5%, lo cual permitiría un mejor

crecimiento de los tutores. Los tutores, a su vez, incorporan materia orgánica al cultivo, lo que

nutre y protege del sol a las raíces de la vainilla y reduce su evapotranspiración (Sánchez, 1997).

11

McClelland (1919; citado por Correll, 1944) menciona que las raíces de esta planta se desarrollan

80% mejor dentro del humus que en el suelo. Este último debe de estar preferentemente drenado

ya que así se evitan las inundaciones del cultivo y, por ende, la pudrición de la raíz (Childer y

Cibes, 1948; Bouriquet, 1954; Curti, 1995; Velázquez, 2004). Igualmente, se requiere un pH

entre 6-7 a nivel de raíz (Childer y Cibes, 1948; Davis, 1983). Estas características en el cultivo

de la vainilla aminoran, de una manera muy concreta y eficaz, el proceso de deterioro del suelo,

fuerte fenómeno irrefrenable padecido actualmente en México (Ortiz, 1995).

En la República Mexicana, se cuenta con varias zonas que reúnen las condiciones

climatológicas en las que la vainilla prospera; se distribuyen –como se mencionó anteriormente–

desde el nivel del mar hasta 700 m snm. Sin embargo, el área de producción más importante se

encuentra entre 0 a 400 m snm al sur de los 21ºN; en esta zona la temperatura media anual es de

25oC con una mínima de 12oC y precipitación media anual de 1,531 mm para la parte baja y

2,264 mm para la parte alta (García, 1981; Velázquez, 2004). Vale la pena reiterar que además de

la zona del Totonacapan, en México hay otros lugares donde también se cultiva la vainilla como

en los estados de Puebla, Chiapas, San Luís Potosí, Oaxaca, Tabasco, Quintana Roo, Michoacán

e Hidalgo (Curti, 1995; Hernández, A.M. 1997).

Para ser más eficientes y generar un aumento substancial en la producción de esta

orquídea, no solamente es importante incrementar la superficie de terreno cultivado, sino también

el desarrollo de estudios profundos sobre la producción de la vainilla, tanto en el ámbito básico

como en el aplicado.

La falta de una investigación seria y sistemática sobre la dinámica de este cultivo, impide

que los productores potenciales tomen la decisión de dedicar parte de sus terrenos a la producción

de la vainilla, aun cuando puede ser altamente rentable, ya que se ha demostrado que si se da un

buen manejo es posible obtener seis pesos por uno que se invierta (Castillo, 1989). Para el año

2001, el promedio de producción por hectárea fue entre 100 y 500 kg de vainilla verde (H.

Larios, com. pers.). Asimismo, se sabe, que el precio internacional por kilo de vainilla

beneficiada fluctúa alrededor los 40 dólares, aunque en el año 2007 el precio nacional por kilo de

vainilla verde bajó hasta los 15 pesos por kilogramo. Si las condiciones climáticas no son muy

extremosas y se lleva un control adecuado del cultivo es posible producir hasta 4 ton por ha (V.

Vallejo, com. pers.).

12

1.2.- El cultivo de la vainilla (Sistemas actuales de manejo en México)

La vainilla necesita para su reproducción de ciertas condiciones ambientales claves, como una

temperatura donde se desarrolla mejor, la incidencia de luz, la humedad relativa, la precipitación.

Esto aunado a que desde un punto de vista ecológico, las orquídeas se pueden considerar como

tolerantes a algunas condiciones extremas, ya que pueden habitar áreas con limitaciones de algún

factor ambiental como es el caso de sitios con baja disponibilidad hídrica, de nutrientes y/o alta

intensidad lumínica (Hickman, 1975; Grime, 1977; Graham y Andrade, 2004). También juegan

un papel importante la calidad y el porcentaje de la materia orgánica que se le incorpora al suelo

del mismo huerto, como consecuencia de las podas a las plantas tutores (Sánchez, 1997). Por tal

motivo, es necesario realizar mediciones de estos factores en detalle, con la finalidad de conocer

cuáles son los parámetros ideales para alcanzar una mayor producción de vainilla en la zona del

Totonacapan. Se ha detectado cualitativamente que un gran porcentaje de los frutos de la vainilla

son abortados en el transcurso del ciclo, principalmente en los periodos de estiaje (Castillo, 1988;

Curti, 1995; Sánchez 1997). Aunque no se ha probado cuantitativamente, se tiene una

caracterización general de los métodos de cultivo; sin embargo, no se cuenta con una información

minuciosa, ni se conocen los parámetros necesarios para establecer condiciones ideales, que

aseguren una producción de esta especie de manera sostenida. Este aspecto es abordado como

primera parte del presente trabajo.

Los productores plantean interrogantes prácticas adicionales que se pretende resolver en

este trabajo, como: ¿por qué baja la producción de flores y, por consiguiente, la de los frutos en

algunos años y en otros no?, ¿cómo aumentar el porcentaje de maduración de frutos?, ¿qué se

necesita incorporar al sistema, además de la materia orgánica?, ¿qué practicas de manejo podrían

aplicarse para incrementar los rendimientos? A la fecha la información disponible es reducida,

poco confiable y no sistematizada.

La forma de abordar dichos temas es a partir de un diagnóstico en la zona del

Totonacapan, Ver., donde es posible encontrar una amplia variedad de formas de cultivo y

producción de vainilla. Éstos pueden categorizarse en tres diferentes sistemas de manejo, que se

presentan en seguida:

13

a) Sistema tecnificado (Te)

Este sistema, poco utilizado por los productores (8%; Sánchez, 1997), consiste principalmente en

llevar un control ordenado para combatir plagas, enfermedades, malezas y, por lo general, el

empleo de tutores o soporte por especies de leguminosas como Glyricidia maculata y Erythrina

sp. Generalmente se ubican en terrenos planos, con suelos de migajón, ricos en nutrientes y

contar con un sistema de riego artificial el cual es utilizado, en la época de estiaje. Realizan podas

sobre los árboles tutores, con la finalidad de llevar un control en el porcentaje de sombra y

encauzamiento de la planta de vainilla sobre el tutor para que no pase más allá de dos metros de

altura (Curti, 1989; Sánchez, 1997). La densidad se encuentra entre 1,140 a 5,000 tutores por ha,

y de 2,280 a 10,000 plantas de vainilla (Ashley, 1976, 1980; Parra, 1984; Sánchez, 1997). Estos

productores no hacen los cuidados directamente, si no que pagan jornaleros para el cuidado del

mismo y pueden contar con mas de una ha, por lo general comercializan y beneficia ellos mismos

la vainilla, y son personas que han hecho estudios formales (G. Castro-Bobadilla, obs. pers.).

b) Sistema tradicional (Tr)

Es la forma de producción utilizada por la mayoría de los productores (92%) (Sánchez, 1997). En

este sistema se aprovecha las especies secundarias leñosas que crecen en sus parcelas. Los suelos

son delgados y a menudo rocosos, pero cuentan con abundante materia orgánica. Las especies de

los árboles utilizados como tutores son muy diversas y características de los acahuales de la zona;

Litcea glaucescens, Bahuinia divaricata, Tabernaemontana alba, Hamelia erecta, Muntinga

calabura, Glyricidia sepium, Erythrina americana y Bursera simaruba (Barrera, 1981; Curti,

1989). Es posible encontrar individuos de estas especies hasta de 10 m de altura y un DAP de 20

cm (Sánchez, 1993).

La topografía de los terrenos se distingue por presentar lomas con pendientes ligeras y

pronunciadas. El número de tutores utilizados es, en principio, de 250 por ha; sin embargo, según

Sánchez (1997), cuando crece la planta de vainilla invade todo el acahual y el número de árboles

es indeterminado. Por lo general, los productores que utilizan el sistema tradicional no le dan

mucho cuidado a sus vainillales, sino que los toman como una segunda o tercera actividad entre

sus labores cotidianas. Son cultivos que dependen totalmente de la lluvia y, normalmente, las

labores de siembra y cuidados las hacen fuera del tiempo recomendado (Sánchez, 1997). Estos

productores hacen sus labores artesanales ellos mismos, por lo general, benefician poca vainilla

14

pero la gran proporción la venden a los intermediarios o productores Te, al parecer pocos

productores tienen estudios escolares.

c) Sistema semitecnificado (St)

Es una técnica que combina prácticas de los dos sistemas descritos anteriormente, en la literatura

no se tiene una separación del porcentaje de productores y están contemplados dentro de los otros

sistemas principalmente en los tradicionales, no cuenta con sistema de riego como tal, los

cultivos se encuentran en laderas, con suelos delgados, poca materia orgánica y mínima presencia

de nutrientes. Frecuentemente, los tutores son cítricos como es el caso de la naranja cultivar

Valencia, y se catalogan como policultivos al igual que el tradicional. Se estima una densidad de

entre 208 y 624 tutores por ha, mientras que se utilizan 1,875 plantas de vainilla, y si lleva un

control en cuanto al número de frutos mantenidos en la planta de vainilla para su maduración, así

como también control en el aclareo de árboles tutores y limpieza de los cultivos (Curti, 1995;

Sánchez, 1997). Por lo general, son productores con más recursos económicos, tienen jornaleros

al cuidado de los huertos, tiene un poco mas de cuidado que los tecnificados en cuanto a los

insumos utilizados y comercializan ellos mismos el producto o lo venden a los intermediarios;

también son personas con estudios escolarizados.

2.- Problemática en el cultivo de la vainilla

Uno de los problemas a los que se enfrenta el cultivo de la vainilla es el causado por agentes

patógenos. Castillo (1989) y Curti (1995) mencionan que las plagas y enfermedades que más

afectan a la planta son: (1) Pudrición de raíz (Fusarium batatis Wollen var. vanillae Tucker); (2)

Marchitamiento (F. Oxiporum Schlech. F. sp. vanillae (Tucker.) Gordon); (3) Antracnonosis

(Colospora vanillae Massee); (4) Mancha de la Vainilla (Colletrotrichum vanillae Scal); (5)

Chinche roja (Tentecoris confusus ); (6) Gusano peludo (Plusia aurífera) y algunos gasterópodos

(Caracoles y babosas). Estos factores bióticos se ven favorecidos principalmente por las

condiciones de exceso de humedad y de sombra, propias del cultivo de la vainilla. Por lo general,

el control de estas enfermedades se tratan de realizar con los cuidados culturales (control de

humedad y sombra, qué los huertos no retengan demasiada humedad en los suelos, etc.). No

obstante, algunos productores utilizan métodos químicos variados (caldo bordelés, Promyl,

Malathion, etc.) para eliminar dichas plagas (G. Castro-Bobadilla, obs. pers.). Por otro lado,

15

aunque no es de tipo biológico, es necesario mencionar la baja productividad histórica,

particularmente de los productores que la incluyen como una actividad adicional al cultivo de

subsistencia. Existe, además, un problema serio de robo del fruto antes de la cosecha.

Finalmente en zonas con clima húmedo, como la del Totonacapan, Ver., la distribución de

los periodos en que el agua está disponible es irregular (Boyer, 1982). La disponibilidad de agua

año con año es diferente, y se refleja muchas veces en la productividad en el campo. Es así que se

hace necesaria la implementación de riego para proveer a los cultivos con un mayor recurso

hídrico. Sin embargo, esto trae como consecuencias que en su aplicación de los diferentes

métodos de riego, el agua no sea la misma para todas las plantas. Es así que la aplicación desigual

del agua en las parcelas es uno de los problemas más comunes (Curti, 1995; Sánchez, 1997;

Velázquez, 2004). Por ello se recomienda buscar sistemas eficientes para dotar de agua a los

vainillales. Con este marco de referencia, en este estudio de evalúo el cultivo y producción de la

vainilla, que se realiza en la zona del Totonacan Veracruz, México y al mismo tiempo se hizo una

estimación de los requerimientos de agua para aumentar la producción de la misma orquídea.

3.- Objetivos generales

• Evaluar el cultivo y la producción de la vainilla, Vanilla planifolia Andrews para la zona

de Papantla, Veracruz, México.

• Manipular diferentes cantidades de agua para contrastar su influencia en el porcentaje de

retención de frutos al final del ciclo de cultivo de vainilla y conocer el rango óptimo de

este.

a) Objetivos particulares

• Realizar un diagnóstico sobre la problemática general en la producción de Vanilla

planifolia en los sistemas agrícolas de la región del Totonacapan, así como, documentar

que factores restringen la producción de frutos.

• Evaluar el efecto de varios tratamientos de riego por goteo artesanal sobre la producción

de frutos de vainilla.

16

• Proponer una opción para aumentar la producción de frutos de vainilla, económicamente

viables para la región del Totonacapan, particularmente para los productores

tradicionales.

4.- Hipótesis de trabajo

-El diagnóstico sobre el cultivo de vainilla permitirá conocer algunos parámetros ambientales y

de manejo que repercutan en la producción de esta orquídea.

-Si la falta de agua en el cultivo de vainilla es parte de los factores que provocan la caída

prematura de fruto, entonces, se esperaría que el suministro de riego durante los periodos de

sequía en la zona del Totonacapan Ver. incremente su desarrollo y aumentara la retención de

frutos en dicho cultivo.

17

5.- Antecedentes

Producción de vainilla

Gran parte de la República Mexicana, junto con Guatemala, conforman un centro primario de

domesticación de plantas (Hawkes, 1983). Se estima que se han domesticado entre 110 y 120

especies diferentes, con la finalidad, entre otras funciones, de aprovecharlas para la alimentación

(Challenger, 1998; Hernández-Xolocotzi, 1998), una de las cuales es la vainilla (Vanilla

planifolia). Antes de la llegada de los españoles, los sistemas agrícolas en Mesoamérica habían

logrado una consolidación en el transcurso de 9,000 años (Challenger, 1998). Sin embargo, el

deterioro del ambiente se incremento por la influencia de los conquistadores, pues las actividades

agrícolas pasaron a un segundo plano, ya que su objetivo principal fue el saqueo de los metales

preciosos (Redclift, 1987). De tal forma que los requerimientos de madera para apuntalar los

túneles de las minas, el uso de grandes cantidades de carbón vegetal para los hornos de fundición

y la construcción de ciudades cercanas a las labores productivas de minería, provocó en el

transcurso del tiempo, la transformación del paisaje con la destrucción de gran parte de la

cubierta vegetal existente y, por ende, la disminución de muchos de los cultivos tradicionales de

estas zonas (Gligo y Morillo, 1980).

Los Totonacas desde la época prehispánica conocían la flor de vainilla como “Xanath”

(Soto, 2006). Se tiene un registro de su uso, desde los años 1427-1440, y además se servían de

ella para pagar tributo a los Aztecas, mismos que la utilizaban para perfumar el chocolate

(García, 1981). Lubinsky (2004), cita a Fray Bernardino de Sahagún donde menciona que el

"tlilxóchitl", como la llamaban los aztecas, era vendida en los mercados indígenas y utilizada en

una de las preparaciones del chocolate. Este mismo autor cita a Fray Diego Durán (1560-1581)

quien hace mención que la vainilla ya era vista como objeto de comercio.

No fue sino hasta mediados del siglo XIX cuando empezaron las exportaciones de la

vainilla sin procesar a Europa. Sus frutos se recolectaban de poblaciones silvestres de las selvas

de Yucatán, Chiapas y Tabasco (Herrera, 1980). Pero durante el Porfiriato ya se consideraba

como producto rentable de exportación, se obtenía de la recolección silvestre y de huertos a cargo

de los indígenas totonacos (Challenger, 1998; Paredes, et al., 2006). Fue así que el cultivo de esta

orquídea se fomentó a mediados de la década de 1880. No obstante, cuando los franceses la

trasladaron y la plantaron en la Isla de Madagascar, ésta se convirtió rápidamente en su principal

exportadora hacia el mundo (Challenger, 1998) (Fig. 5).

18

Figura 5. Origen de la vainilla (Vanilla planifolia) y rutas de su introducción a Europa (Tomado de Smith et

al., 1992).

En México se registran antecedentes de grandes producciones de vainilla. Por ejemplo, en

1807 se cosecharon 1,500 millares de frutos (Chávez y Florescano, 1988). Es importante destacar

que alrededor de 50 frutos de vainilla verde suprema (fruto recién cortado) representan

aproximadamente un kilogramo y, para obtener uno de vainilla seca se necesitan cuatro de

vainilla verde (Sánchez, 1993). Entonces se puede estimar que en 1807, se produjeron

aproximadamente 30,000 kilogramos de vainilla verde. En 1925, la superficie sembrada con esta

orquídea era de 3,197 ha, que se conservó hasta principios de los años cuarenta. Sin embargo, la

localización de la vainilla (Vanilla planifolia) no sólo se restringe a México, sino a parte de

Centro América, en donde también se ubican lugares con la presencia de algunas plantas de

vainilla (Fig. 6).

19

Figura 6. Registros de Vanilla planifolia silvestre y cultivada (Tomado de Bory et al., 2007).

La exportación de la vainilla mexicana en el periodo de 1936 a 1941 fue de 176 ton

anuales en promedio y casi toda la producción tenía como destino los Estados Unidos (Gutiérrez,

1942). Peña (1981) menciona que en 1941 el volumen de exportación fue de 282 ton, y en 1944,

de 227. En contraste, en 1945, la producción bajó drásticamente a 83 ton y, en 1962, alcanzó su

punto más bajo con 39 ton (Hernández, 1997). La disminución en la producción también se debió

a que se destinaron menos hectáreas de tierra a este cultivo. En 1990, 800 productores

organizados y 700 sin registro produjeron 30 ton de vainilla (Velázquez, 2004); sin embargo,

otros datos oficiales registran mayor producción (Fig. 7). La producción nacional anual de

vainilla de 1980 a 2005 está, casi en su totalidad, constituida por la del estado de Veracruz, que es

el principal productor de México. La tendencia en la producción en este periodo es errática; sin

embargo, oscila en torno a 280 ton anuales (Fig. 7).

20

Producción de vainilla verde

Veracruz M éxico

0 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 01 03 05

Año

0

100

200

300

400

500

600

700To

nela

das

de v

aini

lla v

erde

Figura 7. Producción de vainilla en México (□) y en Veracruz (∆), México en toneladas (Fuente: SIACON

(Sistema de Información Agropecuaria de Consulta), 2000; Toussaint-Samat, 2002; SAGARPA, 2004; FAO,

2007).

21

Cuadro 1. Relación de la producción anual de vainilla en diferentes países en 1995, 2000 y 2004 (World

Market, 1995; Toussaint-Samat, 2002; FAO, 2007 y 2008), y el área aproximada sembrada en el 2007.

País Producción Anual de Vainilla (ton) Superficie 1995 2000 2004 2006 Sembrada (ha)

2007 Madagascar 1,386 1,815 3,000 6,200 64000

Indonesia 1,958 2,120 2,390 2,399 9000

Comoro 150 180 140 65 450

China 400 550 900 1000 1,500

Otros 207 288 1,380 845 1,521

México 207 550 190 306 750

A inicios del siglo XX se estimó que 10,000 familias dependían del cultivo de la vainilla

(Toussaint-Samat, 2002). Un largo periodo de baja producción de la vainilla fue entre 1910 y

1930, debido a la gran deforestación registrada en la región del Totonacapan por causa de las

actividades relacionadas con la industria petrolera (desmonte para mantener comunicación en las

zonas de exploración y extracción, así como los desechos originados por dicha extracción), lo

cual acentuó la problemática de deterioro ambiental, en la forma de erosión, pérdida de

diversidad y fragmentación (Rodríguez, 1987; Blázquez, 1988; Hernández, 1989; Ortiz, 1995;

Bory, et al., 2007).

Por otro lado, durante los cuarentas 18,000 familias totonacas vivían de la vainilla aunque,

no se tiene registro del área precisa que se destinaba a dicha actividad (Gutiérrez, 1942). Pero en

los setentas solamente se estimaron 600 familias (Toussaint-Samat, 2002). Posteriormente,

debido a su demanda y a los conflictos internacionales, el cultivo incrementó su producción en un

100% (Peña, 1981). En este sentido, durante la década de los noventas Sánchez (1997) estimó

que el área dedicada al cultivo de la vainilla en México era de 2,000 ha, aunque solamente 600

estaban en producción y eran manejadas por 1,000 productores en Papantla Ver. No obstante, esta

producción comparada con los datos históricos se puede considerar como baja, por el amplio

potencial de producción de esta zona en México de donde es originaria la vainilla (Challenger,

1998). Sin embargo, la producción promedio anual de vainilla beneficiada en el país durante el

periodo 1993-2000 fue de 60.3 ton (Toussaint-Samat, 2002), pero en 2000 se registró una

producción de 550 ton, en el 2004 solamente 190 ton (FAO, 2007) y para el 2006 se registro una

producción de 306 ton (FAO, 2008) (Cuadro 1, Fig. 8).

22

La producción de vainilla a nivel mundial (Fig. 4) se debe, en primera instancia, a la gran

cantidad de área que se destina para su producción; sin embargo, es importante mencionar que en

todos los países que producen vainilla, muestran un promedio de producción bajo en toneladas

por hectárea. Por ejemplo, para el 2001 Indonesia: 0.21, Madagascar: 0.07, China: 0.48, México:

0.22, Comoras: 0.27 y otros 0.21. De tal manera, que el promedio mundial de producción de

vainilla por hectárea es de 0.14 ton (Toussaint-Samat, 2002), para la FOA (2008) las

estimaciones son muy parecidas..

Numerosas especies de orquídeas en estado silvestre producen un porcentaje bajo de

frutos; cuando se evalúa en términos de la proporción de retención de frutos (fruit-set), sólo unas

cuantas flores logran transformarse en frutos, produciendo entre 1 y 2.7% y, frecuentemente,

menos del 20% (Rico-Gray y Thien, 1989; Ackerman, 1989; Rodríguez-Robles et al., 1992;

Flores, 1995). Algunas especies presentan una producción abundante de flores, como

Plantanthera ciliaris con una retención de 66 a 87% (Robertson y Wyatt, 1990), y P.

blephariglottis con 62% (Cole y Firmance, 1984). En el caso de la vainilla silvestre, de mil flores

solamente se fecunda una (Soto, 2006), y a nivel comercial, sólo el 10% de plantas producen

frutos (Toussaint-Samat, 2002).

Figura 8. Producción mundial de vainilla en 2006 (FAO, 2008). Se indica el porcentaje que cada país produjo.

Lo anterior podría atribuirse, entre otras cosas, a que las áreas donde se siembra esta

orquídea, no satisface los requerimientos ambientales para una optima producción, ni el manejo

adecuado necesario para acrecentar la producción de frutos. Por tal motivo, es necesario hacer un

23

diagnóstico de cómo están conformados los agrosistemas de producción de la vainilla en México,

y cuáles son los mejores, desde el punto de vista económico y ambiental.

6.- Algunos factores que influyen en el desarrollo de las plantas

a) Efecto del estrés en plantas

Por lo general, el estrés en plantas se define como un factor externo que las sitúa en desventaja, y

en la mayoría de los casos es medido con relación a la subsistencia de la planta, la productividad

del cultivo, el crecimiento (acumulación de biomasa), o los procesos de asimilación primaria (C02

y absorción de nutrientes), los cuales están relacionados con todo el crecimiento (Taiz y Zeiger,

1998,2002; Hopkins y Hüner, 2004).

Un ambiente determinado puede ser desfavorable para algunas plantas o favorable para

otras; por ejemplo, el chícharo (Pisum sativum) y la soya (Glycine max) crecen mejor en los 20 y

30 0C de temperatura, respectivamente. Así, cuando este parámetro ambiental aumenta, P.

sativium muestra signos de estrés por calor más rápido que la soya, debido a que esta última

tolera temperaturas altas. Por lo tanto, si aumenta la tolerancia como resultado de una exposición

constante a un factor estresante, se dice que la planta está aclimatada (o insensible) (Larcher,

2003; Schulze, et al., 2005). Asimismo, la aclimatación puede distinguirse de la adaptación en

que ésta, esta determinada genéticamente por un proceso de selección (Begon, et al., 1999;

Morin, 1999). Con frecuencia, el término “adaptación” se refiere a aclimatación (Begon, et al.,

1999; Morin, 1999).

Bajo condiciones naturales y agrícolas, las plantas están frecuentemente expuestas a estrés

ambiental (Hickman, 1975; Taiz y Zeiger, 1998, 2002). Así los efectos de algunos factores

abióticos, como la escasa disponibilidad de agua, es apreciable en pocas semanas. También se ha

estimado que el resultado de la baja disponibilidad de nutrientes en el suelo propicia baja

productividad en los cultivos (Boyer, 1982). Por otro lado, las características del sitio juegan un

papel importante sobre los cultivos, ya que determinados tipos de suelo y de clima, acotan la

distribución y productividad de las especies (Taiz y Zeiger, 1998, 2002).

El estrés hídrico puede influir en todas las etapas de la reproducción de las plantas,

comenzando con el proceso de la floración. La deficiencia de agua durante el crecimiento

vegetativo puede afectar la capacidad de las plantas para detectar las señales para la

diferenciación meristemática, tales como los fotoperiodos inductivos. En una especie de un solo

24

ciclo reproductivo controlada por el fotoperiodo (como Xanthium strumarium, Lolium

temulentum y Pharbitis nil), la floración puede ser suprimida o eliminada si el único fotoperiodo

inductivo coincide con el estrés hídrico. Este efecto puede ser medido a partir de la translocación

de nutrientes de las hojas a los ápices del tallo (Chiariello y Gulmon, 1991; Larcher, 2003;

Hopkins, 2004; Reigosa, et al, 2004; Cabrera, 2004).

Otras especies responden de diferente forma al estrés hídrico, modificando el tiempo de

floración (Yegappan et al., 1980; Mooney et al., 1991), aunque también esta relacionada con la

edad de los individuos, ya que hay un desgaste debido al esfuerzo reproductivo, particularmente

en las iteróparas. Por ejemplo, en la leguminosa tropical Macroptilium atropurpureum DC Sirato,

el estrés hídrico moderado (seguido por una rehidratación) estimula su floración, con relación a

controles no estresados (Kowithayakorn y Humphreys, 1987). De ahí que un menor o mayor

impacto por carencia hídrica durante la época de floración, defina el nivel de efecto en cada

especie o genotipo (Chiariello y Gulmon, 1991).

Una vez que se inicia la reproducción, el déficit de agua puede interrumpir muchos de los

eventos fenológicos necesarios para maximizar la producción de las semillas. Las especies

dioicas y monoicas parecen ser particularmente vulnerables. Un ejemplo es el maíz, ya que si se

encuentra bajo déficit de agua, puede registrar un retraso en la liberación del polen, y romper la

sincronía de los eventos necesarios para la polinización (Herrero y Johnson, 1981). Esto puede

ser la principal causa en reducción de la productividad en el campo (Chiariello y Gulmon, 1991).

El déficit de agua durante la formación del saco embrionario puede causar esterilidad femenina a

través de la aborción del saco embrionario (Chiariello y Gulmon, 1991). Al mismo tiempo, la

esterilidad masculina se da cuando los periodos de estiaje ocurren durante la meiosis. Este

mecanismo es compartido en varios grados, por distintos cultivos de granos (Chiariello y

Gulmon, 1991).

b) Respuestas de las plantas

Las estrategias presentadas por las plantas que les permiten resistir el estrés hídrico pueden ser de

dos tipos. La primera respuesta a corto plazo, es la de minimizar el impacto de la falta de agua

hasta que éste deje de actuar sobre la planta. Un ejemplo sería aumentando el área de captación

de sus raíces hacia partes de suelo no explorado para obtener más recurso hídrico. Otra forma, es

proporcionando sombra a las plantas con la finalidad de reducir la apertura de los estomas y

25

minimizar la evapotranspiración en las hojas y, por consiguiente, fomentar el equilibrio hídrico

entre suelo-raíz-hoja como lo sugiere la teoría cohesión-tensión, de ahí el beneficio de cultivos

bajo dosel arbóreo (Taiz y Zeiger, 1998, 2002; Hopkins y Hüner, 2004). La segunda respuesta, es

la aclimatación. Es quizá, propiamente caracterizada como un mecanismo de supervivencia y

puede evaluarse mediante respuestas como el cierre a largo plazo de estomas, la reducción del

área foliar acelerando o retrasando la reproducción. En el caso de plantas perennes, esta estrategia

puede incluir el aborto de óvulos o la caída selectiva de flores o frutos para incrementar las

probabilidades de supervivencia de las plantas. Además, en un contexto agrícola, los diversos

mecanismos de aclimatación pueden depender del tipo de cultivo y el ambiente en el cual se

desarrolla mejor. Los mecanismos de supervivencia pueden ser valorados dependiendo de la

frecuencia o duración del estrés (Morgan, 1990; Cabrera, 2004).

Ahora bien, la pérdida prematura de frutos ha sido vista también como un mecanismo

para equilibrar el rendimiento reproductivo y el nivel de recursos que tenga a su alcance la planta

(Lloyd, 1980; Stephenson, 1981). Si parte de los óvulos, semillas o frutos son abortados al inicio

de su desarrollo, el costo energético para la planta puede ser relativamente pequeño, en contraste

con el beneficio potencial de tener gastos reproductivos adicionales, si se mantienen o desarrollan

más éstos antes de ser abortados (Nakamura, 1988; Reigosa, 2004).

Por otro lado, otros factores diversos, también pueden ser determinantes sobre la cantidad

de estructuras reproductivas abortadas. Es así que las inflorescencias grandes pueden no destinar

todas las flores para la producción de semillas, ya que algunas sólo cumplen su función como

donadoras de polen y atrayentes al polinizador, por lo que confieren una alta adecuación a través

de la producción de polen (Chiariello y Gulmon, 1991). Sin embargo, en la recombinación

genética la presencia de alélos deletéreos, puede propiciar una alta perdida de frutos y semillas

por aborción, lo que suele ser frecuente en especies (perennes) con entrecruzamiento, comparadas

con las especies (anuales) con autocruzamiento (Lloyd, 1980). Aunque el estrés por la falta de

recursos induce en muchos casos la aborción de estructuras reproductivas. Cuando la planta

experimenta una escasez de recursos, frecuentemente responde con poca producción de flores por

inflorescencias, en lugar de abortar una gran fracción. Por ejemplo, Lolium perenne cuando crece

en un sustrato carente de fertilizante tiene la misma tasa de pérdidas de óvulos y semillas (50%),

que cuando al sustrato se le agrega 150 kg de N h-1 (Marshall y Ludlan, 1989). De manera

similar, Stephenson (1981), observó que plantas de Lotus carnitulatus sin fertilizante produjeron

26

menos frutos que las fertilizadas, pero no se debió a la alta densidad de abortos de semillas, sino a

que sus renuevos iniciaron con pocas inflorescencias y, cada uno con pocas flores. Estos estudios

sugieren que las plantas al iniciar su proceso reproductivo lo hacen en relación a la disponibilidad

de recursos y que el nivel básico de aborción puede deberse al genotipo de las semillas u otros

factores. El aborto inducido por el estrés es probablemente muy importante cuando ocurre en la

etapa inicial del desarrollo reproductivo (Chiariello y Gulmon, 1991).

c) Factores ambientales

El agua es fundamental en la vida de todo organismo. Las plantas, por cada gramo de materia

orgánica elaborada, absorben por sus raíces aproximadamente 500 g de agua, que es transportada

dentro de la misma y devuelta al ambiente mediante la transpiración (Taiz y Zeiger, 1998, 2002).

El déficit de agua, puede alterar este ciclo y acarrear un mal funcionamiento de numerosos

procesos celulares (Taiz y Zeiger, 1998, 2002; Hopkins y Hüner, 2004), lo que afecta, entre otros

procesos, el crecimiento celular, el intercambio de gas en las hojas, el transporte del floema y

varios mecanismos a nivel de membrana. La capacidad del agua como solvente constituye un

medio para los movimientos de moléculas dentro y entre las células. Además, tiene una gran

influencia sobre la estructura de las proteínas, ácidos nucléicos, polisacáridos y otros

constituyentes celulares. Forma parte de ciclos bioquímicos dentro de la célula y participa

directamente en numerosas reacciones químicas esenciales, como la hidrólisis y la

deshidratación. Así, la planta absorbe y pierde activamente agua. En días calurosos, secos, o

soleados, una hoja puede intercambiar hasta el 100% de su agua en sólo una hora (Taiz y Zeiger,

1998, 2002).

Para compensar la falta de disponibilidad de agua para los cultivos, se han propuesto

varios tipos de irrigación (Taiz y Zeiger, 1998; Bifani, 1999; Hopkins y Hüner, 2004). Sin

embargo, las condiciones no son las mismas en todos los sitios y se requiere diseñar sistemas

eficientes que se ajusten a las particularidades de cada localidad donde el agua es escasa. De lo

contrario, en la mayoría de los métodos de riego ocurre un desperdicio notable (Taiz y Zeiger,

1998; Bifani, 1999; Hopking y Hüner, 2004).

El ineficiente diseño de algunos sistemas de riego ocasiona un desperdicio de más de un

60% del agua destinada a las cultivos, en la forma de evapotranspiración, filtración,

contaminación por la acumulación de sales, entre otras (Bifani, 1999; Larcher, 2003; Cabrera,

27

2004). Ejemplo de ello son algunos métodos tradicionales, en donde la operación de canales con

declive en gravedad propicia una alta perdida y subutilización del agua. Sin embargo, algunas

prácticas, como la irrigación por aspersión, optimizan el uso del agua. No obstante, el gasto que

representa el bombeo en lugares con temperaturas elevadas es alto. Además, las pequeñas gotas

se evaporan rápidamente y, si la concentración de minerales del agua es elevada, se depositan las

sales directamente sobre las hojas lo cual produce daños a la planta. En algunos casos, la

aplicación de riego por aspersión en las noches puede ayudar a evitarlo, ya que la evaporación no

es tan rápida (Taiz y Zeiger, 1998; Schulzer, et al., 2005). Otro tipo de riego muy utilizado es el

goteo, debido a su eficiencia mediante el depósito directo del agua sobre la base de la planta. No

obstante, su implementación es bastante cara, pues se necesita un mantenimiento continuo de las

salidas de los pequeños tubos para evitar que se depositen sales y se tapen.

Las plantas con fotosíntesis CAM generalmente transpiran menos agua en la fijación de

una molécula de CO2. En una tasa de transpiración típica C4 se pierden alrededor de 250

moléculas de agua para fijar una molécula de CO2. En casos extremos, algunas especies CAM

pueden perder solamente 50 moléculas de agua, mientras que plantas C3 pierden hasta 500 (Taiz

y Zeiger, 1998, 2002; Larcher, 2003).

Dressler (1981, 1993) incluye a la mayoría de las orquídeas que crecen en ambientes poco

favorables en la categoría de tolerantes al stress. Las orquídeas, por lo general, requieren de

aireación con la finalidad de mantener su temperatura e intercambio gaseoso, así como su

hidratación. La mayoría de las orquídeas no toleran la humedad excesiva durante mucho tiempo,

aunque hay algunas excepciones, como es el caso de Habernaria repens, Platanthera flava y

Spiranthes odorata.

Las plantas en general, presentan distintos procesos que les permite asegurar su

permanencia y dejar descendencia, entre los cuales podemos mencionar el (1) aplazamiento en la

desecación (habilidad de mantener los tejidos hidratados) y (2) la tolerancia a la desecación

(habilidad para funcionar mientras se está deshidratado) (Taiz y Zeiger, 1998, 2002; Graham, y

Andrade, 2004; Hopking y Hüner, 2004). Entre las plantas que presentan la estrategia del

aplazamiento de la desecación están, por un lado, las “ahorradoras” y, por otro, las “gastadoras de

agua”. Las primeras optimizan su metabolismo con bajo consumo de agua, en virtud de sus

atributos morfofisiológicos. Otras absorben más cantidad de este recurso, aun en ambientes secos,

como el mesquite (Prosopis sp.) (Felker, 1992). Las respuestas en las plantas para sobrevivir a

28

periodos de sequía varían dependiendo del clima y las condiciones del suelo (Taiz y Zeiger,

1998; Nobel y de la Barrera, 2002; Hopking y Hüner, 2004).

Adaptaciones estructurales de las plantas a la sequía. Las plantas vasculares mantienen la

economía del agua por medio de adaptaciones estructurales coordinadas y medidas dinámicas. En

algunas epífitas como Tillandsia usneoides y T. recurvata, cuando la sequía es prolongada la

desecación no es fatal, ya que se rehidratan cuando hay agua disponible; sin embargo, especies

menos tolerantes pueden presentar estructuras anatómicos especiales.

Las plantas suculentas y las CAM, por lo general, coinciden en el ahorro de agua, con las

epífitas, con algunas excepciones. Una hipodermis regular es, de hecho, un pobre indicador CAM

en Orquidaceae (Benzing, 1990). Las plantas xerófitas poseen en la epidermis células cubiertas

por una pared gruesa de cutícula que retarda la evapotranspiración, primera línea de defensa ante

la sequía. La parte media, comúnmente, está diferenciada por la hipodermis y el clorenquima.

Una gran parte de tejido no clorofílico está conformado por múltiples capas y epidermis adaxial,

ocupando 80% del volumen total de la hoja en algunas especies de Peperomia epífitas (Kaul,

1977). Es así, que en numerosas Bromeliaceae, Gesneriaceae y Orchidaceae, el interior de sus

hojas, asume un papel similar de almacenamiento de agua (Benzing, 1990).

Las especies que soportan las sequías son más numerosas y son mejor conocidas como

xerófitas. Presentan característicamente hojas coriáceas, gruesos follajes de larga vida y raíces

perdurables. Por ejemplo, los brotes de los pseudobulbos de un cultivo de Laelia catleya pueden

permanecer latentes hasta siete años, aunque el promedio es de tres a cuatro estaciones por

crecimiento-seco de la orquídea (Poole y Sheehan, 1982). Catasetum integerrimum y Encyclia

tampensis son dos orquídeas tropicales, la primera soporta la sequía y la segunda no. Así mismo,

presentan diferencias en el uso de agua, en la fisiología relacionada y en la ecología (Benzing,

1990).

Cuando las condiciones de crecimiento son extremas, los estomas pueden ser lo bastante

especializados, como sucede en la orquídea epífita del género Paphiopedilum. Ésta crece en

lugares muy sombreados, en hábitats infértiles con una relativa conductancia estomática baja y

obtiene una capacidad completa fotosintética. Cuenta con la energía suficiente para abrir los

estomas (Benzing, 1990), esto muestra que estas plantas pueden mantener o completar sus

funciones en ambientes extremos.

29

e) Nutrición mineral

Los elementos minerales requeridos por la planta se encuentran en forma de iones inorgánicos, y

son aprovechados por el sistema de raíces (Epstein, 1994). Es frecuente observar asociaciones

con hongos (micorrizógenos) y bacterias fijadoras de nitrógeno, que participan en la absorción de

elementos nutricionales (Taiz y Zeiger, 1998; Hopking y Hüner, 2004). Sin embargo, los cultivos

comerciales de los que se esperan altos rendimientos, suelen requerir de la adición de grandes

cantidades de fertilizantes, principalmente nitrógeno, fósforo y potasio, con lo que la

productividad muestra incrementos. Aunque, las plantas solamente aprovechan la mitad del

fertilizante que se les aplica (Loomis y Conner, 1992; Studdert, 2000), ya que el resto se pierde

por lixiviación o permanece inerte en el suelo.

La falta de algún elemento esencial en una planta se puede manifestar por ejemplo en, una

caída prematura de hojas, reducción de tamaño de flores y hojas. No obstante, el diagnóstico

puede ser demasiado complejo, ya que la carencia de distintos nutrientes y factores ambientales

pueden provocar similares manifestaciones de respuesta en las plantas. En caso contrario, el

exceso de alguno de ellos puede inducir deficiencia en otros; o bien propiciar que algunas

enfermedades sean recurrentes ante la deficiencia nutricional (Taiz y Zeiger, 1998, 2002;

Cabrera, 2004).

La función de los minerales esenciales en una planta se resume en lo siguiente; son

constituyentes de los procesos de la misma; es decir, participan en la activación de las enzimas y

en la osmoregulación de células de la planta (Taiz y Zeiger, 1998, 2002; Hopking y Hüner,

2004). Algunos elementos, como el nitrógeno, fósforo y potasio pueden moverse de hoja en hoja,

pero algunos otros, como el boro, fierro, calcio, son relativamente inmóviles (Aerts, 1996;

Hopkins, 2004). En las plantas todos los procesos están relacionados y el pH del suelo no es la

excepción. En general, el rango de pH entre 5.5 y 6.5 se considera el más adecuado para que las

plantas puedan disponer mejor de todos los nutrientes disponibles, si éste aumenta, o disminuye,

puede ocasionar un desbalance en la misma (Lucas y Davis, 1961; Salisbury, 1992).

Los residuos de las plantas que caen al suelo (hojas, ramas, incluso una planta completa),

contienen nutrientes en forma de componentes orgánicos. Para que puedan ser reincorporados a

las plantas es necesario que dichos componentes sean transformados con la ayuda de

microorganismos que habitan en el suelo. La realización de este proceso depende de varios

factores como la temperatura, la disponibilidad de agua y oxígeno y el tipo y número de

30

organismos que se encuentren en el suelo, de tal manera que la tasa de mineralización es

altamente variable, ocasionando que la disponibilidad de nutrientes para la planta fluctúe en

rangos de días y hasta meses (Pérez, 1983). La adición de residuos orgánicos al suelo mejora la

estructura física del mismo, ya que retiene humedad y la conserva en épocas de secas, e

incrementa el drenaje en tiempos húmedos (Myers, 1994; Aerts, 1996; Taiz y Zeiger, 1998).

Se sugiere, por lo tanto, realizar estudios detallados con la finalidad de generar un

conocimiento sobre la dinámica de los nutrimentos en el cultivo de la vainilla y contribuir a

elevar la producción y mantenerla de manera perdurable. Lo anterior, minimizaría el deterioro del

suelo al ser mantenida la cubierta vegetal y la materia orgánica.

7.- Área de estudio

Los huertos seleccionados para la presente investigación se localizan en la zona del Totonacapan

Ver., particularmente en los municipios de Martínez de la Torre, Gutiérrez Zamora y Papantla

(19°55’ y 20°49’ N y 96°47’ y 97°36’ O) con una altitud promedio de 300 msnm (fig. 9). En

general, su topografía se caracteriza por lomeríos, montañas y un valle (fig. 9).

Parce las

Figura 9. Zona de estudio (INEGI, 1984). Las marcas rojas muestran la localización de las parcelas donde se

realizo la investigación.

31

El clima predominante, según la clasificación de Köeppen, modificada por García (1981),

es cálido subhúmedo con una temperatura media anual superior a 22°C y con una mínima de

18°C, lluvias durante el verano y un periodo seco en el invierno, que se extiende hasta primavera.

También se registra una oscilación térmica de 14°C durante el año. El régimen anual de lluvias

en promedio es entre 913 y 2,500 mm. Cabe resaltar que entre los meses de febrero y mayo

ocurre la temporada seca, la cual coincide con la época de floración de la vainilla, y en el periodo

de los meses de junio a octubre se registra 60% de las lluvias, permitiendo a la orquídea continuar

sus procesos de crecimiento, desarrollo y maduración (Sánchez, 1997; Velázquez, 2004).

32

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CAPITULO 2

Vanilla (Vanilla planifolia Andrews) crop systems used in the Totonacapan area of Veracruz, Mexico: Biological and productivity evaluation

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43

Vanilla (Vanilla planifolia Andrews) crop systems used in the Totonacapan area of

Veracruz, Mexico: Biological and productivity evaluation G Castro-Bobadilla1 and J. G. Garcia-Franco2

1Facultad de Biología, Universidad Veracruzana, Campus-Xalapa, Cd. Universitaria, Xalapa, Ver., México. e-mail:gerardocastro898@hotmail.com.mx.gcastro@uv.mx.2Departamento de Ecología Funcional, Instituto de Ecología, A.C.

Apartado Postal 63, Xalapa, Ver. 91000 México. e-mail :franco@inecol.edu.mx

Received 13 January 2007, accepted 3 April 2007. Abstract The genus Vanilla (Orchidaceae) includes around 100 species distributed in the tropics, but only three of them are cultivated commercially, although one of the most used is Vanilla planifolia Andrews. In this study we evaluated the three current vanilla production techniques carried out in area of The Totonacapan, Mexico. During two years (1999 and 2000) environmental characteristics (soil, moisture and pH, environmental humidity and temperature and canopy covering) were determined. We found a relationship between these factors with the survival of the fruits (as a production parameter). The fruit survival was different in the studied orchards in both years. The temperature showed a significant correlation, as well as the relative humidity of the atmosphere. The cultivation system and the handling used in semi-technician parcels (St) allowed to obtain a great number of fruits per infructescence, fruits were of a high size and weight and had a high survival rate. Our investigation showed that the water and its maintenance in the cultivation in form of environmental relative humidity play an important role for the good development of the fruits. Key words: Vanilla planifolia, fruit survival, environmental factors, crop systems, Veracruz, Mexico. Introduction The genus Vanilla (Orchidaceae). Includes around 100 species distributed in the tropics. Three species (Vanilla planifolia Andrews; V. pompon Schiedeand V .tahitensis J. W. Moore) are grown commercially, although V. planifolia is used most in commercial extracts1.2. The vanilla is a perennial plant cultivated as a commercial crop in Madagascar, Indonesia, Comoro, Reunion Island and Mexico, and small quantities are harvested as wild crops in Honduras, Brazil, Peru, Bolivia; Venezuela and Trinidad and Tobago l. In Mexico the vanilla: plant flowers between April and June, its fruit gradually matures after 7 to 9 months, making December and January optimal harvesting months. Vanilla in Mexico is cultivated in several states (Chiapas, Oaxaca, Hidalgo and Puebla), but the main region of vanilla production is shared by the estates of Veracruz and Puebla. In the states of Veracruz the municipalities of Papantla, Gutiérrez Zamora, Martínez de la Torre and Tecolutla are considered the principal vanilla producers2. Since 1700 this region has been subjected to vanilla crops and curing3. However, the growth of oil industries, the advance of the cattle raising and agriculture, the competition with other vanilla producing countries and the introduction and extensive use of synthetic vanilla as flavoring and aromatic products have produced a dramatic reduction on the cultivating

surface and crop of vanilla4,5.Despite the great loss of producers and crop surface, vanilla crops could be a profitable agrosystem because the vanilla market is still interested in natural products. Also, each hectare of a well managed crop can be of high economic benefit. For instance, the average of vanilla production during 1999 in this area was from 100 to 500 kg /ha of fresh green vanilla (recently cut fruits); representing from 125 to 2,500 USDls of benefited Vanilla per ton (ratio 4kg of fresh green vanilla to 1kg of benefited vanilla, and5,000 USDls/ton)6. Vanilla crop is a shade agroforestry systems5,7.Because of its life form, a hemiepiphytic vine, vanilla plants need a host tree from which they obtain a substrate and shade at the same time1.2,5,7,8.Vanilla is a perennial plant and its life cycle is annual: flowering occurs from April to June, fruit ripening begins within seven to nine months after flowering and fruit harvesting occurs from middle December to early January l. General maintenance includes limitation of vine height on the host, height should not exceed 2.5m in order to do hand pollination. Soil enrichment is best done by covering the roots directly with organic matter. Traditionally, the vanilla has been cultivated in Mexico in small areas (0.25-1.0ha) by a great number of local farmers. This kind of agrosystem was developed in the secondary forest, containing high plant species diversity and a woodland structure4.9.In

44

this system local farmers used only organic compost, without chemicals to fertilize the orchards or for pest control2. However, since the 1970's the way of managing vanilla plantations changed, and a large number of hectares covered with secondary tropical forest were transformed10, the species diversity of vanilla agrosystem decreased and agrochemicals were applied intensively. Farmers cut the tropical forest trees and planted one or two species of non-primary

legume trees with a short size as host trees (Table1). These tree species are easy to handle and they "work" simultaneously as shade and support for vine climbing. On the other hand, the Totonacapan area is inhabited mainly by indigenous people; so vanilla crop systems are principally governed by the socioeconomic conditions of the growers, "vainilleros".

Table 1a. Characteristics of the Vanilla crop systems used in Totonacapan, Veracruz, Mexico

Type of vanilla crop system Characteristic Technician Semi-technician Traditional

Land type and soil Depth soil, thin soil Hillside, thin soil, scarce organic matter

Variable land, thin soil, abundant organic matter

Previous land use Different productive activity Different productive activity Secondary Vegetation

Associated crops None Musar acuminata and citrics (lemon, orange, grape-fruit), chili pepper

Musa acuminata, citrics (lemon, orange, grape-fruit), chili pepper, secondary vegetation

Agrochemicals supplied (Quantity = * Frequency)

Fertilizer Pesticide Fungicide ********** (High)

Fertilizer Pesticide Fungicide ****** (Medium)

Fertilizer Pesticide Fungicide *** (Low)

System of watering Permanent Temporally None Host tree density (Ha) 1140-5000 208-625 1500 – 2500

Number of vanilla plants per host tree Two Two Two o more

Host tree species Erythina americana Erythina americana,Glyricidia maculta

Erythina americana, Glyricidia maculta, Bahunia divaricata, Bursera simaruba, Eugenia capulli, Litcea glaucescens

Table 1b.Characteristics of vanilla crop studied during 1999-2000 in the Totonacapan Area.

Vanilla plot studies Technician Semi-technician Traditional T1 T2 Ut1 Ut2 Tr

Ubication Sn. Rafael Sn. Rafael Papantla Papantla Sn. Rafael GPSl 20º11'15"N

96º49'59"W 20º29'11"N 96º51'06"W

20º29'11"N 97º06'06"W

20º29'11"N 97º06'06"W

20º11'15"N 92º52'14"W

Area 2 2.5 0.5 2 0.75 Number of vanilla plants per plot 7200 12000 1800 5000 1120

Plant number / ha 3600 4800 3600 2500 1494 Topography Flat Flat Hill Flat Flat Host tree species E. americana

B. simaruba, Inga sp.

E. americana Inga sp.

B. simaruba

E. americana G. maculta L. arboreus.

E. americana G. maculta B. simaruba L. arboreus

E. americana G. maculta

B. divaricata B. simaruba

L. glaucescens C. odorata

T. havanensis T. micrantha

Vanilla growers depend on their own scarce economical possibilities for plot handling, crop care, irrigation and chemical products, as well as the payment of manpower for diverse traditional maintenance activities (hand pollination, pruning, cleaning, etc.). Based on the above characteristics three different types of vanilla crop systems were recognized1,2. 1) technical crop system (Te), 2) semi-technical crop system (St) and 3) traditional crop

system (Tr). The Table 1a summarizes the main characteristics of each type of vanilla crop system (land and soil type, previous land use, associated crops, agrochemicals, watering system, number of vanilla plants per host tree, etc.). Differences among management causes yield differences and different plant conditions, even among those plots managed by the same type of crop system. Handling and maintenance activities of the vanilla crop include

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weeding and regular host pruning. The green organic matter (branches, leaves, etc.) obtained from weeding and pruning is fractioned and deposited over the ground near the roots of vanilla plants. This activity is carried in order to maintain the vanilla roots humid during the dry season and provide nutrition for the plants during the rainy season, although debris takes long to incorporate into the soil5,11 . In spite of the historical and economical importance that the vanilla crops have had in Mexico, there is a lack of studies on the description of the biological characteristics of the species and how the environmental factors (temperature, humidity, pH) are related to the harvested yield in the three types of vanilla systems described above. Here we present an evaluation of the three types of vanilla crop systems carried out in the Totonacapan area. We describe the vegetation structure and some environmental characteristics from each agrosystem that influence some general biological plant features. Also, we relate the environmental characteristics to fruit survival rate while maturation takes plays. Finally we compare the fruit size and weight, and the natural vanillin content as a quality indicator of type of the crop system. Material and Methods The study area is located in the Totonacapan Area (19055' - 20049' N and 96045' - 97036' W, altitude 0 to 300 m;). The climate is warm subhumid, with a mean annual temperature 20 0C (maximum 22 0C and minimum 18 oC); the rainy season occurs during the summer (June - August) and the dry period during the winter months (December - March)12 . These important environmental conditions are highly favorable for vanilla production. Although the former weather description is representative of the whole area, small differences exist among municipalities due to the topographical characteristics and to the plant covering in each of them (for detailed description see12). The study was carried out during the 1999 and 2000 crop periods. Representative plots of the three types of vanilla crop systems were selected according to the acquired permission from the producers to take the data (Table 1b). The plots were located in different municipalities of the study area (Martínez de la Torre, Gutiérrez Zamora and Papantla; Veracruz, Mèxico). General characteristics were determined for each plot (crop age, associate vegetation composition and structure, topography, orientation, area size, soil characteristics, number of vanilla plants, host tree species, and distance among vanilla plants). On each plot, during the two years, every month we recorded soil moisture and pH and percent of canopy cover. Each season, soil samples were obtained on each plot studied. Soil analysis was performed using standard

methods to obtain moisture (gravimetric system), organic matter (Walkley Black system), texture (Bouyoucus-Day system), nitrogen content (Khjeldahl system), match (Olsen-kitson Mellon systems), potassium and sodium (Flomometric system), magnesium and calcium13.

From each plot we randomly selected 10 host trees containing several vanilla vines in 1999 and 32 host trees supporting several vanilla vines in 2000. On each host tree 3 and 5 inflorescences of vanilla were labeled (in 1999 and 2000 respectively). From April to December, we recorded monthly the number of fruits present on each inflorescence (percent of fruit survival). April is the beginning of dry season and the starting time of fruit development. December is the official yield period and corresponds to time when vanilla fruits are fully developed and mature. In December we harvested all of the fruits that reached full maturation (those remain 9 months on the vine) from the labeled infructescences, and also we estimated with the owners the total crop per plot and crop system. We recorded the size and weight from each labeled fruit that was harvested. Later, the fruits were post harvest processed by the "fading" method. In this method fruits are subjected to low heat in ovens or by short sun exposure and they loose water by sweating slowly. The process produces a controlled fruit fermentation that allows essential oils (vanillin) to take place6. In order to know how much vanilla oil was present in the fruits (vanilla bean quality), a fruit sample of 150 g from each parcel was selected at random before “fading”. Chemical analysis was performed using HPLC in the lab of the Instituto Tecnológico de Veracruz In order to determine the potential amount of resources (biomass) to be used by the vanilla plants on the developing fruit, in the summer 1999, we took at random samples of the vanilla leaves and segments of vines in each parcel studied. We obtained the leaf area from the fresh leaves using an area meter (Li-COR, model Li-3100 Area Meter). The leaves and vines were placed on labeled paper bags and were oven-dried at 70oC until they reached constant weight. Weights were recorded with an electronic Ohaus balance (CT200-120). Studied parcels were handled and worked as usual by the owners. That means; the chemical supplements as insecticides, fungicides, and inorganic and organic fertilizers were applied as usual. Other activities for crop maintenance (cleaning, weeding, tree pruning, increasing space between vanilla plants, pruning of vines, etc.) were done regularly in each parcel. In this way, our evaluation only focused on biological aspects.

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We studied five vanilla plots, one traditional crop (Tr), two technical vanilla crops (Te1 and Te2) and two semi-technical vanilla crops (St1, St2). All studied vanilla plots were established and productive crops. Monthly fruit survival records were related to the environmental data obtained in each plot and with the precipitation data from the nearest meteorological stations throughout the study. Fruit size and weight, and the biomass data of the leaves and vines were compared using one-way ANOVA14,15 and random blocks 15,16. Results General characteristics recorded for each studied plot are show in Table 1. The owners do not use systematic measurements or programmed dates for crop and plant maintenance, the use their own experience to decide when and how much to prune and fertilize. It is of notice that technical plots had the highest number of vanilla plants per hectare, while traditional plots the lowest one. Semi-technical plots had a medium plant number. Both technical and semi-technical plots had low diversity and the similar host tree species, while traditional orchards were the most diverse. Despite that we did not record the amount of chemical supplements, in a qualitative way agrochemicals application and the major handling activities, were carried out in the Te1 and Te2 plots. However, in the second year studied Te1 plot had an important care and handling reduction, which produce early fruit fall and death of many of the vanilla plants. The St1 and St2 plots received medium amount of agrochemicals, and the owners maintained the same handling and care during the two years studied, being remarkably healthy plant conditions. The Tr plot received the smallest agrochemical quantities, and the activities of maintenance were not intensives (Table 1). The biomass, reproduction, production and vanilla quality, were different among plots and between the two years studied. Despite the differences not all the crops had significant differences between them (Table 2). The mean number of vines per host tree was largest in the parcel Te1 and smaller in the St2 (Table 2). On the other hand, the biomass of the leaves was higher in the St1 both studied years. The leaf area was greater in the Te1 in 1999 but it was higher in Tr plot the second year (Table 2). Mean number of infructescences per host tree was higher in St1 and also the mean number of inflorescences per vanilla plant. The fruit number per infructescence was higher in the Te2 plot in 1999, but it was higher in St1 in 2000. In almost all the studied parcels, the number of fruits per infructescence increased in 2000. In 1999, the biggest green fruits (width and length) were recorded in the orchard traditional crop system,

but in 2000 the fruits of the orchard St1 were notably heavier and longer than in the other parcels. During 1999 plots Te1 and Tr had the lowest fruit survival, while, Te2 plot had the highest fruit survival, followed by the two semi-technical crop system (Table 2, Fig. 1). It is important to notice that the precipitation was extremely higher than usual (> 600 mm) during September and October of 1999, when mean precipitation does not usually exceed the 250 mm (see Fig.2). This extraordinary rainfall, however, did not affect the production in the vanilla systems studied (as plant deaths or fruit drop). In 2000 semi-technical crop system plots registered the greatest fruit survival with values over 75%, while Te2, and Tr parcels had almost the same fruit survival, around 50% (Table 2, Fig. 2b). The lowest level of survival (< 25%) was recorded in Te1 plot. In this second year studied parcels semi-technical crop as well as traditional crop system, had a better survival performance, at least 25% higher than the year before. In orchard Te1 fruit survival diminished dramatically to levels near to 25%. The ANOVA performed to test for differences in fruit survival among months in each cultivation system during 1999, showed that technical crop systems and

Figure 1 Fruit Survival of Vanilla. planifolia in the crop system studied at Totonacapan, Veracruz, Mexico, and mean monthly precipitation for 1999 (a) y 2000 (b). (Bars = precipitation; Tr = traditional crop; Te1 =technical crop system one; Te2 = technical crop System two; Ut1=semi-technical crop system one; Ut2= semi-technical crop system two.

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48

Table 2. Biological and productive characteristics of the three vanilla crop systems studied in the area of the Totonacapan Area, Mexico (1 Analysis carried out by Technological Institute of Veracruz) (- = data missed outside of our control). Means whit the same letter are not significantly different P>0.05).

Figure 2(a). Surface under vanilla crop in whole México (%), and the contribution of State of Veracruz (%) and (b) Production in Tons of vanilla in México (%), and the contribution of the State of Veracruz (%). Source SIACON19 and Toussaint-Samat20.

traditional crop were not different (F(8,9) = 2.74, p <0.05; F(8,9) =2.74, p <0.05, respectively); the proportion of surviving fruits along the year was the same. The semi-technical crop system showed difference among months (F(8,9) =4.62 p <0.05), particularly in the dry season. The results of Tuckey test of multiple comparisons15 showed that in May the fruit survival was significantly lower that in the rest of the months in this system (see Fig 2). In general, fruit survival did not seem to be related to soil pH (r2=0.18 p >0.05), as well as the air temperature (r2=0.04, p >0.05); but soil humidity and fruit survival showed a low positive relation (r2 = 0.34, p >0.02). However, when analyzing each type of vanilla agrosystem separately, soil humidity doesn't show any relation with fruit survival (r2

Tr = 0.182, p >0.05; r2

Ut = 0.106, p >0.05; r2Te = 0.116, p >0.05).

Seemingly the detected intervals of maximum - minimum humidity did not contribute in an important way to the fruit survival. On the other hand, in general, air temperature showed a significant correlation with the survival of fruits (r2 = 0.581, p <0.0002). Likewise, environmental humidity was positively correlated with fruit survival (r2 = 0.429, p <0.05) for orchards technical crop system and semi-technical crop. Furthermore, relative atmospheric humidity showed on important impact on fruit survival (r2 = 0.366, p <0.01). Contrary to the semi-technical crop system (r2 = 0.365, p <0.05), in the technical crop (r2 = 0.462, p <0.05) and tradition crop system (r2 = 0.462, p <0.05) the survival of the fruits were not different, because the lack of water to which systems were subjected was compensated Two opposite ways of compensating the water lack were recorded: artificial water supply (watering) in technical crop system and natural canopy cover in traditional crop. Canopy cover of the last vanilla system crop acts as a protecting layer that avoids plant desiccation 5,11. Water management in This watering system is not expensive since it represents the daily supply of water during the dry season and, it could be used throughout the year. However, traditional crop plot showed the same fruit survival rate like technical crop, although the total production on traditional crop was smaller. Difference in the total production among these two systems can be due to other management factors (agrochemical suppliers). This suggests that a complementary supply of water (e.gr., using rustic and non-expensive irrigation system) and the maintenance of a more canopy forest (structure and diversity of species), may enhance fruit survival and the crop amount in all the productive systems. Comparisons were also done among the fruit survival slopes, under the approach of Wilcoxon in both periods. For the year 1999 the multiple comparisons in general shows that survival among the plots was different, except for the Te1 and St1, Te1 and St2 that had the same fruit survival. For 2000, the only plots that showed no differences among them were the Te1 vs. Tr, and Te2, as well as the St1 vs

St2. Soil analysis results (Table 3) show traditional crop orchard ranges from neutral to slightly acidic, since its pH ranges are between 6.42 to 7.26; it has medium content of organic matter, and macronutrients N, P and K are between acceptable ranges. Other orchards show a pH slightly alkaline with values ranging 7.8 to 8.01, their organic matter contents are lower than traditional crop system and their macronutrient contents are acceptable. Physical characteristics of every plot, as well as present tree species, are shown in Table 1. Discussion The studied vanilla agrosystems are not at “optimum” productivity in the whole sense. However, the final parameters of production and quality enabled us to identify which of them could be the best productive system. In general the handling of semi-technical crop system plots generated a better harvest with a large number of fruits (due to the high fruit survival), which ranging from 15 to 23 cm. The fruit size could be good parameter, as classification of capsule length indicates that fruit cover all the sizes classes. Although we do not know the amount and frequency of the used agrochemicals and the cost they represent, nor the productive and handling systems of these semi-technical system orchards were the most productive according to the parameters used in this study. Our investigation shows that, water and environmental relative humidity plays an important role to fruit survival. An appropriate water supply in the dry season, could avoid the high number of fruits that commonly fall before reaching maturity. As we mentioned previously 1999´s precipitation could have influenced the increase of the production of the studied parcels, causing soil humidity to rise and the possible accumulation of nutrients and organic matter, particularly in the orchards located in Martínez de la Torres (technical crop system and traditional crop system), as they were influenced by the river flow. This supports the idea that humidity plays an important role in this crop while handle care, pruning, fertilizers, and pesticides, will be appropriated and constant16 but in technical crop system one plot diminished its fruit survival markedly in the second year due to inappropriate input management). Soil analysis (Table 3) indicates that the different plots contain all the essential components required for this type of cover crop5 ; however, the incorporation of organic matter should be recommended2 , Although the general procedure to add organic matter was described previously in the semi-technical crop systems, where organic worm compost was regularly applied, and in the orchard (Te2) where branch and leaf compost that was obtained during cleaning and pruning was applied.

49

Table 3. Seasonal soil characteristic of the vanilla crop systems studied (A = Autumn, harvest time, W = Winter, star of the flowering, Sp = Spring, fruits development and dry season, S = Summer, fruits development and rainy season. (pH = pH; MO = organic matter; N = nitrogen; P = phosphorus; K =potassium; Ca = calcium; Mg = Magnesium). Productive

System

Season Sand (%)

Silt (%)

Clay (%)

Soil condition

Ph

M.O. (%)

N (%)

P (Ppm )

K (Me/100g )

Ca (Me/100g)

Mg (Me/100g)

AparentDensity(g/cc)

Tr

A 19 57 24 Silt loam

7.26 2.07 0.1 48.6 1.19 21.61 8.08 1.58 W 16.5 61.5 22 6 2.18 0.11 45.7 1.2 18.23 7.25 1.54 Sp 13.5 60.5 26 6.42 1.24 0.06 79.18* 1.07 29.97 19.78 N.C. S 19 57 24 6.9 2.09 0.105 4.8 1.57 28.38 10.84 1.58

St1

A 38 38 24 Loam

7.83 1.6 0.08 38.8 0.62 28.52 4.7 1.59 W 37.5 37.5 25 7.92 2.09 0.1 9.6 0.67 29.4 7.35 1.45 Sp 32 44 24 7.89 1.56 0.08 N.D. 2.05 33.65 4.16 N.C. S 35.5 44 20.5 7.38 2.22 0.111 1.4 0.51 16.52 2.94 1.5

St2

A 36 44 20 Loam

7.8 1.81 0.09 9.6 0.31 29.55 2.5 1.64 W 38 39 23 7.93 1.83 0.09 ND 0.35 27.49 7.2 1.56 Sp 40 37.5 22.5 8.01 1.4 0.07 N.D. 1.86 32.81 3.36 N.C. S 39 38 23 7.36 2.39 0.119 24.8 0.36 15.87 3.08 1.48

Te1

A 31 51 18 Silt loam

7.77 1.7 0.08 29.2 1.19 20.58 7.94 1.53 W 26 60 14 7.74 1.79 0.09 29.2 1.19 19.24 11.33 1.45 Sp 29 53 18 7.58 1.63 0.08 N.D. 2.45 28.49 5.44 N.C. S 32.5 55 12.5 7.37 1.78 0.089 25.6 0.68 10.24 5.12 1.4

Te2

A 25 54 21 Silt loam

7.73 4.46 0.12 29.2 1.19 20.58 7.94 1.53 W 24 55 21 7.72 2.66 0.13 19.4 1.1 21.02 8.97 1.72 Sp 19 63 18 7.97 1.59 0.08 N-D 2.75 29.77 6.08 N.C. S 17 65 18 7.33 1.92 0.96 31.6 0.54 12.29 3.07 1.56

On the other hand, it is important to notice that,

although this study gives an idea of how the productive systems works, much knowledge will be obtained when studies include the whole productive period on a larger number of productive systems (. life span). In other words, in spite of having identified the most productive system, recurrent changes (natural and management-related) should be studied entirely to understand appropriately how it is that these productive systems work through time (changes in production according to the age of the crops) in order to make more realistic proposals. The information presented here, provides a stepping-stone for future investigations.

Higher contents of organic matter and macronutrients in the Tr orchard are consequences of a higher deposition of green matter (leaves and branches) on the ground. With medium pH values, nutrients are easier to assimilate for plants. Characteristics of vanilla production offer a good protection alternative for agricultural soil, since, as a cover crop, it offers soil protection4,5,8,18.

In Conclusion, based on the results of the production and handling of vanilla shown in this work, an increase of the production of this crop in the Totonacapan and possibly in other regions of Mexico is feasible. If an efficient system based on objective field observations exists, an important increase in the production of vanilla could be achieved in the medium term.

Acknowledgements We thank to M.J. Peralta and J. Tolome for field and lab help. Comments of M.L. Martínez, E. Dr. Boegue Eckard and M en C Miguel Escalona improved early drafts. This research was partially sponsored by CIGOLFO-CONACyT to JGGF (grant 225260-5-1840PN), Universidad Veracruzana scholarship to GCB and INECOL (902-17-114). This study constitutes partial fulfillment of GCB’s PhD in Ecology and Natural Resources management at the Instituto de Ecología, A.C.

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5Challenger, A. 1998. Utilización y conservación de los ecosistemas terrestres de México. Pasado,

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12García, E. 1981. Modificaciones al sistema de clasificación climáticas de Köppen. Universidad Nacional Autónoma de México. 3ª edición México, D.F. 171 . pp

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14StatSoft, Inc. 2000. Statistica for Windows StatSoft, Inc . Tulsa, OK.

15Zar, J. H. 1996. Biostatistical analysis. Prentice Hall. New Jersey. 1- 662 pp.

16Rebolledo R., H.H. 1999. SAS en microcomputadoras análisis estadístico de datos experimentales. Depto. de suelos Universidad Autónoma de Chapingo. México. 176. pp

17Soule, J. D, and J. K. Piper. 1992. Farming in Nature's Image: an Ecological Approachto Agriculture. Island Press, Washington, DC.

18Benzing, D. H. 1990. Vascular epiphytes. Cambrige University Press. Cambrige Massachusett,354. pp

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51

CAPITULO 3

Respuesta de Vanilla planifolia Andrews, sometida a tres regímenes de riego “artesanal” en la época de seca en la zona Totonacapan, Veracruz, México

Castro-Bobadilla G., A. Martínez Chacón & J.G. García-Franco. Respuesta de Vainilla planifolia Andrews, sometida a tres regímenes de riego “artesanal” en la época seca en la zona de Totonacapan, Veracruz, México. Agrociencia (para ser enviado).

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Respuesta de Vanilla planifolia Andrews, sometida a tres regímenes de riego “artesanal” en

la época de seca en la zona Totonacapan, Veracruz, México

Resumen

Con el fin de evaluar el efecto de adición de humedad en la retención de frutos de Vanilla

planifolia Andrews se diseñó un sistema de riego artesanal y se aplicó en huertos representativos

de tres tipos de manejo en la zona del Totonacapan, Veracruz, México: semitecnificado (St),

tecnificado (Te) y tradicional (Tr). En 2000 y 2001 en cada huerto fueron seleccionadas al azar

40 plantas, y diariamente, por las tardes, en la temporada seca (mayo-junio), se les suministró

agua, a) 1.0 L de agua; b) 0.5 L; c); 0.25 L; d) lote testigo sin riego (recibiendo solamente agua

de lluvia). Mensualmente se determinaron la permanencia de los frutos y la cobertura arbórea por

parcela. Se recabó información de la precipitación y se determinaron pH, temperatura y humedad

atmosférica y del suelo. La retención de frutos no varió entre los dos ciclos. Te1 mostró una caída

casi total en los dos años. Se registró un intervalo promedio de retención de entre 50 y 70% de los

frutos (lo que representa 0.44 ton/ha en promedio de los huertos), porcentajes mayores a la media

nacional de 0.22 ton/ha. La evidencia no sugiere que haya habido una escasez de agua en el

periodo ya que se detectó una relación inversa entre retención de frutos y cantidad de agua

suministrada. El manejo semitecnificado sobresalió con una retención de 65%, atribuible al riego

y al estilo de manejo. El manejo de los vainillales parece ejercer una influencia fundamental en la

retención de frutos.

Palabras clave: Vainilla, riego, retención de frutos, sistemas de cultivo, cobertura arbórea,

Papantla, Martínez de la Torre, Veracruz.

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Introducción

Las plantas están sujetas a variadas condiciones limitantes que propician ajustes en su

crecimiento y reproducción (Maass, 2003). Entre los factores que se han reconocido como

responsables están los de tipo abiótico (temperaturas extremas, escasez de humedad y

nutrimentos, entre otros) (Lee y Bazzaz, 1982; Lambers et al., 1998; Azcón-Bieto, 2000;

Medrano et al., 2000; Parker, 2000; Castro-Bobadilla y García-Franco, 2007), y/o biótico

(herbivoría, proliferación de hongos) (Taiz y Zeiger, 1998; Velázquez, 2004; Piña, 2007). Una de

las respuestas puede ser el aborto de frutos, ya que con eso se canalizan los recursos a la

generación de una progenie moderada y de mejor calidad. En algunos casos la aborción de frutos

es una respuesta intrínseca de la planta; al momento de la fecundación de óvulos la calidad o

cantidad de polen también limita y propicia que los frutos aborten (Burd, 1994; Parker, 2000;

Taiz y Zeiger, 1998; Soto, 1999, 2003, 2006; Piña, 2007).

La aborción de frutos no es una situación deseable en el caso de plantas utilizadas para la

producción agrícola. Particularmente, en el caso de la producción de vainilla esto es crítico

(Castillo, 1988; Curti, 1989, 1995; Sánchez 1997; Soto, 1999, 2003, 2006), ya que impide

sostener el mismo nivel de producción año con año. Uno de los factores que se han propuesto

como responsables de dicha fluctuación es la baja disponibilidad de agua (Sánchez, 1997; Castro-

Bobadilla y García-Franco, 2007), pues se han reportado altos porcentajes de aborción de frutos

principalmente durante los períodos de secas (Castillo, 1989; Curti, 1989, 1995; Sánchez, 1993,

1997). Castro-Bobadilla y García-Franco (2007) cuantificaron mayor mortalidad de frutos

durante los meses de mayo y junio (época de secas) en distintos sistemas de cultivo de vainilla.

La estrategia de abortar los frutos puede ser influenciada simplemente por la información

genética de la planta (Chiariello y Gulmon, 1991; Soto, 1999, 2006), o la baja asignación de

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

recursos y poca disponibilidad de nutrientes (Hutchings, et al., 1994; Bazzaz y Grace, 1997); así

también la escasez hídrica en ambientes estresantes, limita o promueve la perdida prematura de

frutos (Larcher, 2003; Cabrera, 2004).

El agua es considerada como recurso imprescindible para el crecimiento, desarrollo y

reproducción de las plantas. Sin embargo, cada especie puede presentar alguno de los muchos

procesos que permiten tolerar y sobrevivir a la baja disponibilidad hídrica, aunque con frecuencia

ésta suele tener efectos sobre la producción de flores y frutos (Taiz y Zeiger, 1998). Así, por

ejemplo, la reproducción del tomate puede mermar si el cultivo es sometido experimentalmente a

un período prolongado de sequía (Relf et al., 2005). Por tanto, es relevante reconocer los

mecanismos fisiológicos que permiten a las plantas mantenerse vivas, y aun reproducirse a pesar

del estrés hídrico (Jones, 1992). Entre estos mecanismos se pueden presentar la reducción en el

ritmo de crecimiento de tallos y raíces, y la caída de hojas (Felker et al., 1992; Farley y Fitter,

1999; Mckeen, 2001), así como cambios morfológicos foliares (Hutchings, 1994); sin embargo,

la respuesta depende de cada especie. Ante la escasez de agua es muy frecuente también la

aborción tanto de flores como de frutos (Fischer y Turner, 1978; Taiz y Zeiger, 1998), por lo que

algunas plantas silvestres tolerantes al estrés hídrico, pueden presentar un bajo número de frutos

(Fischer y Turner, 1978). Por lo tanto, los mecanismos que favorecen una alta productividad de

frutos o baja aborción en las plantas cultivadas, pueden ser distintos a los de las especies que se

desarrollan en ambientes naturales y semiperturbados (Jones, 1992).

En el caso del cultivo de Vanilla planifolia, la producción de frutos está ligada a la

disponibilidad de agua en la corta época de floración (Castro-Bobadilla y García-Franco, 2007).

Sin embargo, sólo el 8% de los productores de vainilla cuentan con recursos económicos para

implementar su abasto mediante riego tecnificado en sus fincas, mientras que el 92% tienen

cultivos en tierras sin riego (Sánchez, 1997). Esta es una de las posibles causas de la baja

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

producción de frutos que en general se tiene en las parcelas, aunque también puede haber

influencia de otros factores ambientales como la temperatura o la intensidad de luz (Curti, 1995;

Challenger, 1998; Azcón-Bieto et al., 2000).

Bajo este contexto, la implementación de riego por cualquier método tecnificado resulta

poco factible debido también a que la mayor parte de los productores destinan áreas pequeñas

para el cultivo de vainilla (Sánchez, 1997). Además, no suelen contar con pozos para extraer agua

y mantener los huertos con la humedad requerida. Por tal motivo, es necesario poner a prueba

otros sistemas de abasto de humedad al cultivo, de bajo costo y evaluar su factibilidad de

implementación en huertos bajo varios tipos de manejo, desde tecnificados a tradicionales, y

comprobar si dicho suplemento de agua al cultivo de vainilla incrementa la retención de frutos.

Materiales y Métodos

a) Especie de estudio

Vanilla planifolia es una orquídea originaria de México (Barrera, 1981). Se encuentra en

forma natural distribuida principalmente del Norte del Estado de Veracruz hasta América Central

(Dressler, 1981, 1990, 1993; Curti, 1995; Soto, 1999, 2006). Es una herbácea trepadora perenne

que habita en los bosques tropicales, su tallo es de color verde, suave, suculento, cilíndrico y

sarmentoso. Las hojas son alternas paralelinerves, gruesas y cerosas de hasta 18 cm de largo y 7

cm de ancho. Tiene dos tipos de raíces. Las que nacen de los nudos introducidos en la tierra se les

denomina primarias, y se localizan entre los 5 y 10 cm de profundidad dentro de la materia

orgánica del suelo en un radio de hasta 1.20 m alrededor del tallo principal. Las secundarias, o

adventicias, brotan de los nudos de la parte aérea de los tallos y se sujetan al tutor. Sus flores

miden alrededor de 5 cm de color blanco con un tono ligeramente amarillo verdoso, tienen tres

sépalos y tres pétalos (uno de ellos es modificado y se llama labelo) y una columna central o

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

ginostemo en donde se fusionan los órganos sexuales separados por el rostelo (Dressler, 1981,

1993; Curti, 1995; Sánchez, 1997; Velázquez, 2004; Soto, 1999, 2006). Es posible que se

presenten hasta diez inflorescencias por planta, y en cada una de ellas se produzcan doce o más

frutos (Dressler, 1981, 1990, 1993; Curti, 1995; Sánchez, 1997; Velázquez, 2004; Soto, 1999,

2006). Sin embargo, Castro-Bobadilla y García-Franco (2007) encontraron que las

inflorescencias por tutor puede variar desde una hasta ocho y cada una producir un promedio de

3.23 (±1.88; EE) de frutos por infrutescencia.

b) Área de estudio

Las parcelas que formaron parte de esta investigación se localizan en la zona del

Totonacapan Ver., dentro de los municipios de Martínez de la Torre, Gutiérrez Zamora y

Papantla, ubicados a 10°55’ y 20°49’ N y 96°47’ y 97°36’ O, a una altitud promedio de 300 m. La

superficie de dichas parcelas fue aproximadamente de una hectárea. Tres de estas eran manejadas

de manera semitecnificada (St), dos con manejo tecnificada (Te) y una con manejo tradicional

(Tr). Ver Sánchez (1997) y Velázquez (2004) para una explicación detallada de los sistemas de

cultivo.

Metodología

En cada huerto fueron seleccionadas al azar 40 plantas de vainilla asociadas con su tutor.

Cada tutor puede contener entre 14 y 25 bejucos (Castro-Bobadilla y García-Franco, 2007). Éstas

se dividieron en cuatro bloques de 10 individuos. Diariamente en la temporada seca (mayo-

junio), por las tardes, se les aplicó agua (riego) bajo el siguiente esquema experimental: a) 1.0

litro de agua; b) 0.5 l; c); 0.25 l; d) lote testigo sin riego (recibiendo solamente agua de lluvia).

Los riegos se efectuaron utilizando bolsas de plástico con asas (40 x 50 cm) como recipientes del

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

agua, y a éstas se les agregó tierra del mismo huerto cuidando que tuviera un espesor de ca. 2.5

cm en el fondo de las bolsas, con el fin de obtener un goteo lento. Al inicio del experimento se

saturó la tierra de las bolsas con dos litros de agua, con la finalidad de que el agua de cada

tratamiento, no se quedara en la bolsa. Se hicieron cinco pequeños orificios a la bolsa para que

proporcionara a la plantas un riego por goteo de forma superficial a razón 1.25 hr/l de agua. Las

plantas estuvieron expuestas a la precipitación natural que se presentó durante el estudio

(registrada por las Estaciones Meteorológicas cercanas). Por lo que el lote testigo corresponde a

esa cantidad de agua de lluvia recibida, mientras que los otros tratamientos tuvieron una adición

de agua, además de la recibida por lluvia.

El experimento se repitió por dos años (2000-2001). Durante el período de abril a

noviembre se realizó el conteo mensual de frutos retenidos, ya que la cosecha de la vainilla se

hace en el mes de diciembre. El aporte de agua se efectuó solamente durante los meses de secos

del año (mayo-junio). Por las características de las plantas, durante el primer año se marcaron tres

inflorescencias por planta y mensualmente se contabilizó el número de frutos retenidos en cada

una de ellas. En el segundo año se seleccionaron cinco inflorescencias por planta, y se registró

nuevamente la permanencia de los frutos de forma mensual. Con la finalidad de relacionar la

cobertura arbórea con la retención de frutos, a la par del riego y el conteo de frutos, se estimó la

cobertura arbórea de cada una de las parcelas utilizando un densiómetro. Para ello se registró la

cobertura mensualmente en 30 puntos distribuidos al azar dentro de cada uno de los huertos, y se

obtuvo un promedio de cobertura del dosel por huerto. Con el objetivo de detectar algunas

asociaciones entre la producción de frutos y las variables ambientales, se recabó información

sobre la precipitación media mensual de los años 1999 hasta el 2001 (Cuadro 1), y se

determinaron otras variables en los sitios: como pH y humedad del suelo, humedad y temperatura

atmosférica.

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Análisis estadísticos

Los datos obtenidos de los conteos de retención de frutos, fueron analizados utilizando un

análisis de varianza (ANDEVA) multivariado para medidas repetidas en el tiempo. El modelo

estadístico fue el siguiente: F= A+T+S+M más sus interacciones, en donde A representa el año, T

el tratamiento de riego en cuatro niveles con 10 repeticiones, S representó las seis distintas

parcelas de estudio (Tr, Te1, Te2, St1, St2 y St3) y M representó la medida repetida en el tiempo

debido a los conteos mensuales sobre las plantas. El paquete estadístico utilizado fue JMP de

SAS versión 6. Los datos fueron transformados a intervalos de “rango” puesto que no cumplían

los supuestos de homogeneidad de varianza y normalidad. De ahí que se combinó la aplicación

de pruebas no paramétricas, que suelen utilizarse para variables de respuesta que implican

conteos, con una ANDEVA paramétrica en donde no se deben violar los supuestos de la prueba

estadística (Conover e Iman, 1981).

A los datos de porcentaje de cobertura del dosel registrados mensualmente en cada uno

de los huertos se les hizo una transformación y se les aplicó una prueba de ANDEVA de medidas

repetidas y como no cumplieron con la normalidad de los datos se transformaron en rangos y se

realizó una prueba de contrastes múltiples de Tukey. Para realizar las correlaciones de las

variables ambientales contra número de frutos se utilizó la correlación de Spearman (Zar, 1996).

Resultados

Durante el primer año del experimento (2000) todos los huertos mostraron mayor número

de frutos producidos al inicio y al final del ciclo agrícola, que en 2001 (Cuadro 2). Sin embargo,

la proporción de frutos retenidos fue similar en ambos periodos (ligeramente menor al 50%), y no

hay evidencia estadística que sustente diferencias entre ambos ciclos (Cuadro 3).

59

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Entre los tipos de huertos no se aprecian grandes diferencias, ya que en todos los casos los

dos primeros meses muestran un descenso abrupto en la retención de los frutos, tendencia que se

va atenuando con el transcurso del tiempo (Fig. 1). Este patrón se acentúa sólo en el sistema Te1,

donde la mortalidad es casi completa al llegar al fin del ciclo de producción. Los MANOVAS de

medidas repetidas señalan diferencias significativas entre los sitios. En el sitio St2 se presento la

mayor retención de frutos el primer año (Fig. 1a). En el segundo año la retención de frutos fue

menor, pero más homogénea entre los seis huertos, aunque fue notable la reducción de frutos

retenidos en Te1 de mayo a noviembre (Fig. 1b).

En los gráficos no es muy evidente el efecto del riego por alguna de las cantidades de

agua añadidas, sobre la retención de frutos, ni se aprecian diferencias notables entre los tipos de

huertos (Fig. 2). Sin embargo, la comparación mediante la aplicación de ANOVAS señala

diferencias significativas de los tratamientos de riego, los sitios y un efecto de la combinación de

ambos (Cuadro 3). El impacto del tipo de huerto, o sitio, es significativo y es más alta la

retención promedio en los huertos semitecnificados. Asimismo, se detectó evidencia del impacto

de los tratamientos de riego aplicados, en sentido opuesto a lo esperado, esto es, a menor

aplicación de agua la respuesta en retención de frutos fue mayor. Sin embargo, sólo la triple

interacción año x sitio x tratamiento indica diferencias significativas (Cuadro 3), que ya se habían

evidenciado como efecto del sitio y del tratamiento. El efecto de los tratamientos es relativamente

menor al de los factores anteriores, ya que en la parcela Te2 la retención de frutos fue mayor, en

conjunto con las semitecnificadas, en los tratamientos menores a un litro de agua y el control

(Fig. 2 b, c, d). En cambio, las plantas de la parcela Te1 tuvieron una menor retención de frutos

durante las ocho fechas de conteo en todas las cantidades de riego. Además, destacan el

tratamiento control y aquellos con menor disponibilidad de agua, que ampliaron las diferencias

debido a que presentaron una retención mayor al 60% (Fig. 2 c, d).

60

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

La triple interacción entre fecha x sitio x tratamiento también fue altamente significativa.

Además, se detectó un efecto aditivo en la interacción cuádruple (Cuadro 3). Sin embargo, el

mayor impacto en retención de frutos es atribuible a las diferencias impuestas por los sitios y, en

seguida, a la variación entre fechas (o meses) (Fig. 2).

El promedio de cobertura del dosel en todos los huertos está entre el 80% y el 90%, sin

embargo, hay diferencias entre éstos y entre meses (Figura 3). El huerto tradicional se distingue

por su baja cobertura respecto de la mayoría de las parcelas (St1, Te1 y St3), sin una tendencia

clara respecto a los tipos de manejo. En St1 la cobertura del dosel fue mayor que Tr y Te1;

mientras que en St2 fue menor que Te1, Te2 y St3; mientras que Te1 fue igual solamente al St3.

Por otro lado, Te2 se distingue y es menor que Te1, y St3 es intermedio entre Tr y Te1. La parcela

que registró más sombra durante todo el periodo fue Te1, que llegó a presentar hasta un 94.6% de

cobertura en el mes de septiembre. Cabe mencionar que en el periodo abril-junio (periodo de

sequía) los porcentajes de cobertura no fueron diferentes a los de los demás meses (Cuadro 4).

Con respecto a las correlaciones realizadas con los variables ambientales (humedad y pH del

suelo, temperatura y humedad atmosférica) registradas mensualmente, después de hacer la

correlación de Spearman no se obtuvieron efectos de asociación entre las variables y la

producción de frutos de las plantas sometidas a los tres tipos de intensidad de riego y las plantas

utilizadas como control.

Discusión

Los resultados de los tratamientos de riego sugieren que el efecto del aporte de agua

utilizado para contrarrestar la caída de frutos, no corresponde con lo esperado, ya que se registró

mayor retención de frutos a menor disponibilidad del recurso. Es posible que el requerimiento de

agua por parte de la planta de vainilla para producir frutos sea bajo (Bazzaz y Grace, 1997).

61

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

La severidad de la época de sequía puede tener importantes efectos en las plantas. Por

ejemplo, los árboles de manzana pueden inhibir la producción de flores para la siguiente estación

reproductora y bajar la cantidad y calidad del fruto (Parker, 2000). Esta situación es comparable

en la vainilla, puesto que la floración comienza a mediados de la primavera seca y los frutos

inician con su desarrollo antes del verano; de ahí que si se prolonga la época de seca las plantas

podrían inhibir el desarrollo de flores. En este sentido, la evidencia no sugiere que haya habido

una escasez de agua que indujera este tipo de procesos (Kramer, 1969,1983). Este estudio

constata que en la zona de estudio, en los dos años de la investigación, no hizo falta riego

adicional, pues las plantas marcadas como testigos alcanzaron una retención entre 50% y 70% de

los frutos (0.44 ton/ha); producción superior a la media nacional de 0.22 ton/ha (Toussaint-

Samat, 2002).

Las orquídeas son, como muchas plantas, tolerantes a cierto grado de estrés (Grime,

1977), y aun así pueden producir frutos y semillas. Sin embargo, es frecuente el aborto selectivo

de óvulos, flores y frutos, lo que favorece una buena maduración de los frutos restantes (Morgan,

1990). Numerosas especies de orquídeas producen un bajo porcentaje de frutos, entre 1 y 2.7%;

aunque también hay plantas que producen hasta 20% (Ackerman, 1989; Rico-Gray y Thien,

1989; Rodríguez-Robles et al., 1992; Flores, 1995). Se presentan casos de especies que muestran

una buena retención de frutos, como Plantanthera ciliaris con una retención de 66 a 87%

(Robertson y Wyatt, 1990) y Plantanthera blephariglottis que retiene 62% (Cole y Firmance,

1984). En el presente estudio se cuantificó un promedio de retención de fruto de vainilla de todas

las fincas de 45% el primer año (2000) y de 49%, en el segundo (2001). El manejo

semitecnificado sobresalió con hasta un 65%, atribuible, por un lado, al riego y, por otro, al estilo

de manejo. Es notable que en el 2000 otros individuos fuera del experimento de la misma

plantación semitecnificada registraran la máxima retención (85%) (Castro-Bobadilla y García-

62

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Franco, 2007). En esta parcela particular el dueño atiende diariamente a sus plantas y les provee

de lo que observa que requieren en el momento, encauzamiento de guías, podas, arrope, aporte de

lombricomposta, entre otras prácticas de cuidado. Por lo anterior se puede ver que mantener un

control de los factores de manejo, potencializa a que la planta tenga una alta retención de frutos.

Además, para el caso de los vainillales, es probable que otros factores tengan influencia

en la producción de los frutos, como la intensidad luminosa y el contenido de materia orgánica

del suelo (Castillo, 1988; Curti, 1995; Sánchez, 1993, 1997; Soto, 2006). Sin embargo, los datos

de cobertura del dosel y factores abióticos que se midieron en las parcelas, no se asociaron con la

menor o mayor retención de frutos. La baja retención de frutos puede estar explicada por factores

que no se cuantificaron, pero que se mencionan como guía para el planteamiento de

investigaciones futuras. Por ejemplo, una de las parcelas tecnificadas (Te1), que cuenta con

abundante disponibilidad de agua, perdió la totalidad de frutos, aparentemente por descuido al no

hacer podas a los tutores y dejar acumular un exceso de materia orgánica no degradada en el

suelo alrededor de los tallos y raíces, que favoreció la proliferación de hongos.

La mayor retención de frutos se presenta en las parcelas experimentales a las que se les

suministraron las menores dosis de agua (menos de un litro). Aunado a esto, la permanencia de

frutos en la planta dentro de los huertos no mostró marcadas diferencias entre los tratamientos de

riego. Esto podría deberse a que la precipitación total anual registrada en los dos años de estudio

(2000-2001) en la zona de Papantla, de 1,832 mm y 1,013 mm, respectivamente, y en Martínez

de la Torre, de 2,073 mm y 1,674 mm (Cuadro 1 y Fig. 4), influyó en las condiciones de

humedad de los huertos (Fig. 2). Una explicación en este sentido, es que la producción de frutos

en las plantas puede depender de la carencia de agua del año que antecede cada evento de

fructificación (Kramer, 1969). Sin embargo, a pesar de que en el 2000 se registró más alta

precipitación que el 2001, la producción de frutos fue menor. En este último año. En nuestro

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

experimento, el agua de los tratamientos se suma a la proporcionada por la lluvia. El tratamiento

de adición de un litro, equivale a la adición de un mililitro de agua por metro cuadrado por día y,

por lo tanto, un total de 30 mm por mes.

El tratamiento de medio litro aportó la mitad, o sea 15 mm mensuales; el de un cuarto de

litro solamente 7.5 mm por mes, y el lote testigo dependió de la precipitación en cada zona de

cada mes. Por ejemplo, el mes de abril del 2000 en la zona de Papantla se registró una

precipitación de 13.9 mm, en mayo de 46.2 mm y en junio con 105.6 mm. Es posible que esta

precipitación natural aportara la suficiente de agua para la retención de frutos, ya que el

suministro adicional durante los meses de mayo y junio no mostró el impacto que se esperaba.

Por tal motivo podemos suponer que los resultados de la retención de frutos están

asociados con algunas otras variables, como el tipo de manejo y la cantidad de insumos que se

añaden, y que son virtualmente imposibles de cuantificar. Si no existiera alguna otra relación los

porcentajes de retención de frutos deberían de ser muy parecidos en todos los huertos. El análisis

señala evidencia de diferencias entre tipo de huertos que no es fácil dilucidar ya que no existen

repeticiones en el diseño, pues cada finca se ubica en condiciones ambientales y recibe cuidados

particulares que no pudieron ser considerados en el diseño experimental, y mucho menos son

repetibles. Cabe destacar que por el manejo que reciben y aunado con las condiciones de los

huertos semitecnificados, estos mostraron mayor retención de frutos.

Otra posible explicación de por qué el excedente de agua no contribuyó a la mayor

retención de frutos, es porque probablemente sea utilizada por las plantas para otras funciones,

como es la producción de biomasa vegetativa (Parker, 2000) o para el transporte de los elementos

nutritivos a toda la planta (Boyer, 1982; Bazzaz y Grace, 1997). Estos aspectos podrían evaluarse

en trabajos futuros para el cultivo de vainilla.

64

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Otro aspecto importante a considerar en torno a la aborción de frutos es la calidad

genética de las plantas y si bien este factor no se cuantificó, puede ser determinante en la

reproducción. Soto (2006) menciona que no se puede considerar a la vainilla como una planta

plenamente domesticada, sino que solamente se ha seleccionado una cierta cantidad de

individuos, y como cada uno de acuerdo a su información genética tendrá sus propias

características, puede haber diferencias en la cantidad de frutos a producir, tamaño y vigor, entre

otros aspectos. Estos caracteres pueden conservarse entre los huertos ya que, por la forma de

cómo se mantienen e inician los cultivos, todos los individuos son clones y muestran poca

variabilidad. Además, cuando se realiza la polinización manual es posible que la cantidad de

polen y la hora de realizar dicha polinización tenga efectos sobre dicha producción (Begon, et al.

1995; Soto, 2006).

Conclusiones

Los requerimientos de agua adicional en el cultivo de vainilla para aumentar la retención

de frutos en la zona de Papantla, Veracruz, aparentemente, son mínimos. Sin embargo, la

retención de frutos de 45% en el primer año y 50% en el segundo, contrasta con el 30% reportado

por Castro-Bobadilla y García-Franco (2007) en los huertos de manejo tradicional. En ese estudio

se registró un promedio de lluvia para los meses de abril, mayo y junio de 71.2, 61.9 y 97.8 mm;

respectivamente, que son relativamente más bajas que las que ocurrieron en el 2000; y en el mes

de mayo de 2001 es muy superior a comparación del mismo mes en el 1999. El adicionar agua

ayuda a elevar la retención de frutos en la vainilla aunque solamente explica parte de la respuesta,

pues los factores ambientales (como la humedad relativa del suelo, temperatura, cobertura

arbórea etc.), también son importantes para aumentar dicha retención. El manejo de los

vainillales tiene una influencia fundamental en la retención de frutos. En este estudio se

65

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

obtuvieron mejores rendimientos en el manejo semitecnificado, pues con las mismas intensidades

de riego se obtuvo una retención de frutos de entre 60 a un 70%.

66

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

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70

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Cuadro 1. Relación de temperaturas (Temp.) y precipitación (Prec.) de las zonas de estudio de los ciclos 1999,

2000 y 2001. (Fuente Comisión Nacional del Agua).

Papantla Martínez

Meses Temperatura (oC) Precipitación (mm) Temperatura (oC) Precipitación (mm)

99 00 01 99 00 01 99 00 01 99 00 01

Enero 20.2 18.9 18.8 18.1 33.8 44.4 18.4 20.1 18.6 53,6 30.3 45.2

Febrero 22.1 20.2 21.3 22.7 15.2 57.0 19.1 22.0 20.8 65.4 67.5 67.6

Marzo 25.0 24.00 23.4 22.8 20.1 44.1 22.8 25.6 23.7 19.5 150.0 118.2

Abril 26.9 24.4 27.0 33.9 69.5 23.3 26.0 25.9 26.8 71.2 313.9 50.7

Mayo 29.8 26.60 27.6 45.9 162.3 98.9 28.2 28.7 27.3 61.9 141.1 154.8

Junio 29.6 27.80 29.1 48.7 211.8 39.6 27.6 28.1 29.1 97.8 104.3 59.2

Julio 27.2 28.80 28.8 40.5 56.2 30.9 25.4 28.4 28.4 278.8 31.9 71.3

Agosto 28.5 28.20 28.3 48.6 241.4 92.3 32.8 27.8 28.2 101.7 356.9 206.8

Septiembre 26.5 27.50 27.2 97.2 160.6 266.2 29.6 27.4 27.3 429.9 295 33.2

Octubre 23.7 24.60 24.8 75.05 118.3 334.6 26.5 24.8 24.4 721.5 140.8 460.1

Noviembre 21.9 22.40 23.4 35.02 88.4 34.9 26.3 22.8 22.8 68.9 140.8 58.80

Diciembre 19.0 19.80 19.8 25.4 88.5 25.9 22.5 24.8 24.8 107.1 198.2 104.7

71

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Cuadro 2. Cantidad de frutos retenidos por tratamiento de riego y por tipo de huerto: Tradicional (Tr),

Semitecnificado (St1), Semitecnificado (St2), Semitecnificado (St3), Tecnificado (Te1) y Tecnificado (Te2),

durante los dos años de estudio.

Número de frutos Inicial Número de frutos Final

Sitios de

estudio / Año

Tratamientos de

riego

Tratamientos de

riego

1 L 1/2 L 1/4 L Control 1 L 1/2 L 1/4 L Control

Año 2000

Tr 100 238 188 204 58 154 72 101

St1 433 383 265 464 254 158 172 277

St2 556 302 275 588 372 247 83 411

St3 228 283 294 192 185 132 178 86

Te1 486 479 404 450 20 11 19 22

Te2 591 761 660 860 358 362 301 414

2394 2446 2086 2758 1247 1064 825 1311

Frutos Totales

9684 4447

Año 2001

Tr 232 212 227 378 158 127 126 201

St1 289 291 316 272 189 141 186 167

St2 295 302 302 298 161 158 177 202

St3 320 277 335 348 184 170 217 271

Te1 247 257 246 222 0 0 0 0

Te2 249 273 279 294 109 126 139 171

1632 1612 1705 1812 801 722 845 1012

Frutos Totales

6761 3380

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Cuadro 3. Efecto del año, tipo de huerto o sitio, tratamiento de riego y fecha mensual en la permanencia de

frutos de vainilla en los seis sitios de estudio de la zona del Totonacapan, Ver. (ANOVA con medidas

repetidas).

Fuente de variación Grados de libertad F P Entre sujetos a

Intercepto 1,432 2837.2 < 0.0001

Año 1,432 2.76 < 0.09NS

Sitio 5,432 38.36 < 0.0001

Tratamiento 3,432 4.03 < 0.001

Año*Sitio 5,432 17.99 < 0.0001

Año*Tratamiento 3,432 2.43 = 0.06 NS

Sitio*Tratamiento 15,432 1.51 NS

Año*Sitio*Tratamiento 15,432 2.26 = 0.004

Dentro de sujetos b

Fecha 7,426 0.01 0.9 NS

Fecha*año 7,426 12.93 < 0.0001

Fecha*Sitio 35,2122 14.52 < 0.0001

Fecha*Tratamiento 21,1274 1.42 < 0.06 NS

Fecha*Año*Sitio 35,2122 7.81 < 0.0001

Fecha*Año*Tratamiento 21,1274 0.75 NS

Fecha*Sitio*Tratamiento 105,2970 1.39 < 0.001

Fecha*Año*Sitio*Tratamiento 105,2970 1.58 = 0.0002

a F exacta. b Ajuste de F por Hotelling-Lawley. NS = No significativa

73

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Cuadro 4. Coberturas mensuales de dosel promedio obtenidas de los huertos seleccionados. Tradicional (Tr),

Semitecnificado (St1), Semitecnificado (St2), Semitecnificado (St3), Tecnificado (Te1) y Tecnificado (Te2). En

negritas se indican el valor más bajo y el más alto de cada huerto.

Huertos de Vainilla Estudiados

Tr (%) St1(%) St2(%) Te1(%) Te2(%) St3(%)

Abril 73.31± 2.2 92.44±0.7 81.24±1.6 84.13±1.6 77.04±1.6 84.74±1.7

Mayo 81.15±2.1 86.75±1.7 79.75±1.3 86.37±1.5 86.19±1.1 90.62±1.0

Junio 86.19±1.2 84.79±1.1 77.27±1.6 80.87±1.4 84.83±1.6 78.95±1.8

Julio 74.24±1.7 75.73±1.4 68.83±2.8 77.69±2.4 84.60±1.7 78.21±1.2

Agosto 65.84±2.3 86.05±1.3 82.08±2.2 89.50±0.7 82.69±1.6 83.76±0.9

Septiembre 89.55±1.0 85.86±1.0 90.99±0.7 94.63±0.5 79.63±2.9 88.24±1.0

Octubre 85.07±1.5 78.16±1.2 87.45±0.6 90.71±0.8 88.55±3.2 83.29±1.6

Noviembre 85.30±1.6 76.81±1.5 82.59±1.1 83.48±0.9 73.54±2.1 82.78±1.6

Promedio 80.08±1.7 a 83.32±1.2 b 81.28±1.5 a 85.92±1.2 c 82.13ab±1.9 83.82±1.4 bc

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a

b0

20

40

60

80

100P

orce

ntaj

e pr

omed

io d

e fru

tos

Mes

AbrilMayo

Junio JulioAgosto

SeptiembreOctubre

Noviembre

a

b

0

20

40

60

80

100

Figura 1. Porcentaje de retención de frutos de Vanilla planifolia, obtenido durante los años 2000 (a) y 2001 (b),

en los seis distintos huertos de estudio. (●) Tradicional, (■) Tecnificado1, (□) Tecnificado2, (◊)

Semitecnificado1, ( ) Semitecnificado2 (∆) Semitecnificado3. Los errores estándar están incluidos dentro de

los símbolos.

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

AbrilMayo

Junio

JulioAgosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

je p

rom

edio

de

fruto

s

0

20

40

60

80

100

TrTe1

Te2

St1

St2St3

AbrilMayo

Junio

JulioAgosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

a b

c d

Meses

Figura 2. Porcentaje de retención de frutos de Vanilla planifolia, obtenidos durante el período de abril a

noviembre (2000-2001) en los seis distintos huertos de estudio y para los cuatro tipos de tratamientos de riego.

a) Un litro, b) Medio litro, c) Un cuarto de litro y d) Testigo. La nomenclatura de los huertos es igual a la

figura 1.

76

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Tr St1 St2 Te1 Te2 St378

80

82

84

86

88

a

a

ab

bbc

c

Huertos

Por

cent

aje

de c

ober

tura

del

dos

el

Figura 3. Promedio del porcentaje de cobertura arbórea (± EE) registrado en los seis huertos de cultivo de

Vanilla planifolia, en la zona del Totonacapan, Ver. Tr = Tradicional, Te1 = Tecnificado1, Te2 = Tecnificado2,

St1 = Semitecnificado1, St2 = Semitecnificado2, St3 = Semitecnificado3. Letras similares indican que no hay

diferencia significativa.

77

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Figura 4. Precipitación (Pp) y temperatura (Tem) registrada en Papantla (P) y Martínez de la Torre

(M)durante los años de estudio (00 = 2000 y 01 =2001).

78

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

CAPITULO 4

Discusión y conclusión generales

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

1.- Aspectos Históricos y Culturales del cultivo de vainilla

Históricamente la vainilla Vanilla planifolia ha formado parte de la cultura Totonaca pues dicha

orquídea es originaria de Mesoamérica (Hawkes, 1983; Challenger, 1998). Su distribución abarca

desde el norte de Veracruz hasta centro América. El uso dado por los Totonacos fue religioso,

medicinal, saborizante y/o aromatizante (Rabiela, 1988; Hernández, 1997; Challenger, 1998), y

no fue sino hasta mediados del siglo XIX cuando se inició su comercialización, en forma de fruto

verde que se colectaba de poblaciones silvestres de las selvas aún existentes en Yucatán, Chiapas

y Tabasco (Herrera, 1980; Alcorn, 1990; Velázquez, 2004). Durante el Porfiriato, ya era

considerada como producto de exportación por su amplia demanda (Challenger, 1998;

Velázquez, 2004). Los franceses la introdujeron en sus colonias, particularmente en la Isla de

Madagascar, donde rápidamente se constituyó en su principal exportadora hacia el mundo

(Challenger, 1998; Velázquez, 2004).

A pesar de los diferentes escenarios que se han presentado en el transcurso de la historia

de comercialización de la vainilla (Hernández, 1997), en México se sigue cultivando en la forma

tradicional con algunas modificaciones. Además de la importancia social que representa el

conservar vivo éste cultivo y la preservación de una identidad cultural, también es un factor

importante en la economía de muchas familias Totonacas (Challenger, 1998). Sin embargo,

aunque la vainilla es originaria de mesoamérica, su producción interna solamente contribuye con

un 3% de la producción mundial (FAO, 2008), debido a los bajos rendimientos comparativos, y

al abandono y cambio del cultivo a otros sistemas más redituables (particularmente monocultivos

de cítricos para exportación) (Chenaut, 1995). Por tal motivo, fue importante realizar un estudio

sobre el diagnóstico de los sistemas de cultivo actuales, que además, permitió identificar uno de

los posibles factores que influyen en la baja producción de vainilla.

La vainilla cuenta con ventajas sobre los monocultivos, pues está considerada como parte

de un policultivo de cobertura arbórea (Curti, 1995; Sánchez, 1997; Challenger, 1998; Velázquez,

2004), del cual se pueden obtener productos múltiples (cítricos, chiles, orégano, entre otros).

Asimismo, se mantiene la fertilidad de los suelos por la diversa y continua incorporación de

materia orgánica, que proviene tanto de los árboles tutores como de la misma vainilla (Montaldo,

1985) y, en la mayoría de los productores, se emplean pocos agroquímicos sintéticos, lo que

propicia un ambiente favorable para la proliferación de microoganismos en el suelo (Gliessman,

2000). Utiliza métodos tradicionales de cultivo, caracterizados por la diversificación de productos

80

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

y rotación de especies, un uso mínimo de insumos químicos (Montecinos y Altieri, 1991; Altieri,

1997) y el empleo de mano de obra rural (García, 1997). Es claro, que los rendimientos de

ninguna de las especies en los policultivos se pueden comparar con los de un monocultivo; no

obstante, en estos agroecosistemas se puede generar un rendimiento global más alto por la suma

de todos sus productos, en comparación al de uno solo (Cox y Atkins, 1979; Challenger, 1998).

La racionalidad de establecer los policultivos reside en el destino que se pretende dar a la

producción, la cual, generalmente, es para autoconsumo, y algo de excedente para

comercialización. Un caso notable, es el del dueño de uno de los vainillales semitecnificados,

quien sembró chiles por dos años hasta que los tutores y las plántulas de vainilla comenzaron a

producir. Según lo refiere el productor, con la venta del chile recuperó parte de la inversión

empleada en el establecimiento del vainillal (V. Vallejo, com. pers.).

Como se menciona en la introducción de este trabajo, una de las causas que orilló a los

productores de vainilla a abandonar el cultivo, fue la instalación de maquiladoras de jugos, los

cuales ofrecían comprar la producción total de cítricos de la región. Sin embargo, a finales de los

noventa e inicio del nuevo siglo, disminuyó la demanda de cítricos por lo que bajaron sus precios,

dejando de ser competitivos (observación personal). Simultáneamente, los precios de la vainilla

aumentaron desmesuradamente, lo que provocó que numerosos productores trataran de establecer

nuevamente el cultivo de la vainilla, con frecuencia con los árboles de cítricos como tutores,

particularmente, limón. Sin embargo, los vainillales no alcanzaron las metas de producción

planeadas, y se han tenido problemas en la intensificación del cultivo dados los cuidados que el

cultivo requiere (observación personal). Lo anterior, motivó a algunos productores de la zona a

solicitar se hiciera un diagnóstico para determinar las causas de la oscilación en los rendimientos

de un año a otro y proponer medidas para mantener los niveles de producción.

2- Diagnóstico del cultivo de vainilla en el Totonacapan

En este trabajo se encontró que, efectivamente, los rendimientos fluctúan año con año, bajo todas

las modalidades de manejo, concordando con Curti (1995) y Sánchez (1997). Lo anterior puede

atribuirse a que las plantas están sujetas a condiciones estresantes variables que propician

fluctuaciones en sus procesos de desarrollo y reproducción, los cuales repercuten en el

rendimiento final de producción de frutos por hectárea. Así, la aborción de frutos puede ser una

consecuencia del escaso acceso a los recursos necesarios para su subsistencia, desarrollo (Lee y

81

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Bazzaz, 1982; Lambers et al., 1998; Azcón-Bieto, 2000; Medrano et al., 2000; Parker, 2000;

Castro-Bobadilla y García-Franco, 2007; Piña. 2007), fecundación de óvulos, y la calidad y/o

cantidad del polen (Burd, 1994; Hernandez, A., 1997; Parker, 2000). El ataque de herbívoros

puede afectar las estructuras reproductoras o fotosintéticas, lo cual puede favorecer también el

aborto de frutos (Taiz y Zeiger, 1998; Piña, 2007). La disponibilidad de recursos puede así

mismo afectar los rendimientos de los cultivos (Gliessman, 2000). Particularmente en la vainilla,

los costos de producción de la planta se acumulan de una temporada a otra, lo cual puede

reflejarse en la disminución del crecimiento vegetativo y/o de la producción de flores e

inflorescencias (Hernández, A., 1997). Por tanto, es posible que las respuestas (producción de

frutos o crecimiento vegetativo), sean variables por que las condiciones ambientales son

diferentes en cuanto a disponibilidad de humedad, nutrientes entre otras cosas.

En la zona de estudio hay un mosaico de formas de producción de vainilla, desde

policultivos tradicionales hasta monocultivos tecnificados (Castro-Bobadilla y García-Franco,

2007). Las diversas modalidades de cultivo se agruparon en tres sistemas: tradicional,

semitecnificados y tecnificados, en función de la cantidad de insumos aplicados para la

producción, como riego, agroquímicos, así como de las condiciones particulares de los sitios,

como la topografía y la calidad de suelos (Curti, 1995; Sánchez, 1997; Castro-Bobadilla y

García-Franco, 2007). Notablemente, los cultivos tradicionales sobresalieron por su alto

contenido de materia orgánica, atribuible a la diversidad de especies y estratos (capitulo 2). Los

rendimientos por hectárea correspondientes a cada uno de los sistemas fueron diferentes, donde el

Tradicional (Tr) registró una producción de 136.2 kg/ha, mientras que el Semitecnificado (St)

alcanzo rendimientos hasta de 993.5 kg/ha y los Tecnificados (Te) oscilaron entre 515.8 hasta

791 kg/ha (Castro-Bobadilla y García-Franco, 2007).

Como se puede apreciar, la productividad de los vainillales varía en función del manejo y

de las condiciones de la parcela. El parámetro de producción y calidad del sistema de cultivo para

nosotros fue que mantuviera una producción por arriba de la media nacional, que es del 220 kg/ha

con el menor costo. En general, el manejo Semitecnificado (St) tuvo mejor productividad pues,

además de reportar mayor producción por hectárea, también registró frutos más grandes (rango

entre 15 a 23 cm de longitud), con una alta concentración de vainillina (17.41 mg/g). En la

calidad de la vainilla se considera también la concentración de vainillina, que es de 2% el

estándar, con variación entre 1.8 a 2.4% de vainilla pura por kilo (Curti, 1995; Velázquez, 2004).

82

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Nuestra investigación mostró que el agua y la humedad atmosférica son importantes para

alcanzar un buen porcentaje de retención de frutos. Los resultados anteriores indicaron que la

época de menor precipitación está relacionada con la caída de frutos (hasta un 70%) (Castro-

Bobadilla y García-Franco, 2007). De tal manera que se llevó a cabo un experimento para evaluar

el efecto de la aplicación de varias cantidades de riego en forma rústico en la retención de frutos

y su repercusión en los rendimientos por hectárea.

3.- Efecto de la adición de agua a los cultivos

En el Capítulo 3 se demostró que el agua juega un papel importante en la retención de frutos

pues, en comparación con la situación diagnosticada en los cultivos en que la mayor caída de

frutos de vainilla ocurre en los meses de mayo y junio (segundo capítulo de esta tesis), la adición

de agua de forma artesanal elevó dicha retención en 15.18% más en el primer año y 19.41% en el

segundo, respecto al 30% reportado en huertos tradicionales (Castro-Bobadilla y García-Franco,

2007). En el segundo año la precipitación total fue mucho mayor a la promedio anual (más de

500 mm adicionales), lo que aunado a la adición de agua por goteo en los meses de mayo y junio,

influyó muy probablemente en el aumento del porcentaje de retención de frutos, particularmente

en los huertos no tecnificados. Por otro lado, en los sistemas tecnificados, por la disponibilidad de

riego, los individuos tratados con riego artesanal adicional no se diferencian de los no tratados,

pues todos recibieron suficiente agua, y si un cultivo recibe un aporte adicional no reflejara

necesariamente en aumentar el nivel de producción (Jones, 1992; Taiz and Zeiger, 1998). Más

aún, en estos casos, el exceso de humedad puede propiciar la proliferación de hongos y la caída

de frutos (Curti, 1995; Sánchez, 1997). Se probó que no se necesita suministrar grandes

cantidades de agua, pues en individuos que tuvieron menor disponibilidad de agua, inclusive los

que no recibieron más que la lluvia, retuvieron más frutos que a los que se les añadió diariamente

un litro en la temporada de secas. Lo anterior sugiere que los requerimientos de agua se cubren

con poca cantidad de riego de forma continua en la temporada seca, siempre y cuando no sea

demasiado seca (que ocurra escasa precipitación). Como un apunte histórico, Humboldt (citado

por Hernández, C. J., 1997) observó que algunos años de abundante producción (800 millares de

frutos) no necesariamente están relacionados con los de lluvias abundantes (en que se obtuvieron

sólo 200 millares de fruto de vainilla).

83

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

El nivel de sombra también afecta directamente la humedad del vainillal (Capitulo 3). Los

sistemas tecnificados tienden, por su densidad, a presentar la sombra más densa (mayor al 85%).

No obstante, las indicaciones técnicas recomiendan mantenerla entre 50 y 60% (Curti, 1995;

Sánchez, 1997). No encontramos en la zona parcelas con el porcentaje indicado (el registrado en

todas los sistemas estudiados fue mayor) lo que sugiere que en los vainillales de esta zona del

Totonacapan, los productores mantienen mayor sombreado, lo cual parece constituir una práctica

que ayuda a retener la humedad de las parcelas, disminuyendo su pérdida (Taiz y Zeiger, 1998;

Altieri y Nicholls, 2000).

La modalidad de riego rústico de bajo costo aplicado (en el que la única inversión es la

compra de bolsas de plástico estilo camiseta, que no son caras) demostró su utilidad,

traduciéndose en mayor retención de frutos. Lo mismo que su factibilidad de implementación en

huertos de menores de una hectárea, en los que un productor puede reponer el agua diariamente

en época de estiaje.

4.- Otros factores que pueden afectar la retención de frutos

En la mayoría de los árboles frutales se presentan eventos de caída espontánea de frutos y de

hasta un 85-90% de caída de flores (Taiz y Zeiger, 1998, 2002; Hopkins y Hüner, 2004); por lo

que es de esperar que no todas las flores polinizadas lleguen a término. En numerosas especies

silvestres y cultivadas lo anterior puede deberse a una autoincompatibilidad sexual (Barrett, 1988;

Ackerman, 1989; Haung et al., 1997; Taiz y Zeiger, 1998,2002; Paschke et al., 2002). En otras

especies depende de factores como la temperatura (Parker, 2000; Azcón-Bieto, 2000), y otras

condiciones climáticas muy particulares, las cuales si son inapropiadas, pueden provocar caída de

flores y frutos (Curti, 1995; Taiz y Zeiger, 1998; Velázquez, 2004). Este fenómeno también

puede ser provocado por la escasez de recursos, como materia orgánica (Medrano et al., 2000;

Lee y Bazzaz, 1982), agua (Kramer, 1969, 1983; Felker y Lee, 1992; Taiz y Zeiger, 1998, 2002)

o nutrimentos (Lambers et al., 1998; Farley y Fitter, 1999; Mckeen, 2001). La cantidad de frutos

retenidos puede estar determinado a nivel intrínseco: al momento de la fecundación de los óvulos,

la calidad o cantidad de polen puede limitar la fecundación, o propiciar que los frutos aborten

(Burd, 1994; Hernández, A.M., 1997).

84

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

Por otro lado, el ataque de herbívoros puede afectar las estructuras reproductoras o

fotosintéticas, lo cual también puede causar aborto de frutos (Parker, 1987; Marquis, 1988; Taiz y

Zeiger, 1998; Piña, 2007).

En algunos frutales, cuando son autoincompatibles, se puede producir la polinización sin

maduración del fruto, por ejemplo, ciruelo, cerezo, manzano, peral (Charlesworth, 1989). En el

arándano se ha observado que la autoincompatibilidad afecta el período del desarrollo del fruto,

provocando caída prematura de frutos pequeños (Gupto et al., 1994). También se pueden operar

factores internos de carácter genético (Charlesworth y Charlesworth, 1987; Chiariello y Gulmon

1991) u hormonal (Morgan, 1990). En el sistema del cultivo de la vainilla, no se presenta una

incompatibilidad ya que se lleva a cabo una polinización artificial y no se registra, en general,

una polinización natural.

Hay casos en que el ciclo de un árbol frutal dura dos años. En el primer año se desarrolla

un brote; la floración ocurre en el segundo. La coincidencia en el crecimiento del fruto y la

inducción y diferenciación floral, provoca una competencia y una alternancia de la producción, lo

cual es un fenómeno natural en el desarrollo de un árbol. De tal forma que, aquellos años en que

se produce mucho, se alternan cosechas muy pobres a los siguientes años, es la llamada vecería

del árbol frutal (Taiz y Zeiger, 1998,2002; Reyes y Mendoza, 2004). Esta situación, se puede

estar presentando en la vainilla en ciclos más largos, lo que contribuiría a explicar las variaciones

en los rendimientos anuales de producción de frutos (Hernández, A.M., 1997).

La otra hipótesis sugiere la operación de hormonas inductoras de la floración, pero no se

han aislado ni identificado (Taiz y Zeiger, 1998; Reyes y Mendoza, 2004). En manzanas

partenocárpicas el 95% de las yemas florecen al año siguiente. Dicha floración no se presenta si

los frutos contenían algunas semillas, provocando una reducción en el porcentaje de floración al

20%. Así las semillas parecen inhibir la inducción hacia la producción de flores. Cuando los

frutos del olivo se retiran en etapas precoces, la floración al año siguiente es muy alta, no así si se

retiran más tardíamente (Taiz y Zinger, 1998; Reyes y Mendoza, 2004).

Los individuos de Vainilla planifolia utilizada en las plantaciones del área de estudio

presenta un “pool” genético muy reducido (Soto Arenas, 1999; Lubinsky, 2003). Por otro lado, la

densidad de poblaciones silvestres es muy baja, sólo es posible encontrar un espécimen en 2 a 10

km2 en Chimalapas y cada 4 km2 en Oaxaca (Soto, 1999). Tal situación muestra que esta especie

sobrevive de forma silvestre con un bajo número de individuos, cualidad que le puede dar mucha

85

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

resistencia a la planta; sin embargo, esta misma característica puede ser un factor de carácter

genético que tenga una influencia y solamente se retengan pocos frutos a nivel comercial.

5.- Efecto de manejo en la variación en el tamaño de frutos

En general, en frutales, después de una caída masiva de flores se registra la primera pérdida de

frutos muy pequeños en un lapso de cuatro semanas, no fecundados e infértiles. Puede deberse a

una deficiente polinización (Taiz y Zeiger, 1998, 2002; Hopkins y Hüner, 2004). Aún así siempre

hay un porcentaje que caen en todos los frutales.

En las parcelas estudiadas, en el primer periodo (abril-mayo) se registró un elevado

porcentaje de caída de frutos, en algunas hasta de 50%. Posteriormente, se registró una segunda

caída, lo cual ocurrió como en otras especies frutales, entre la sexta y octava semanas. Este

evento se considera natural, y se atribuye a que la planta se autoaclarea en función de sus

posibilidades fisiológicas. Esto se explica debido a la influencia hormonal, principalmente de las

auxinas (Taiz y Zeiger, 1998, 2002) y por la competencia por nutrientes, por luz, agua, manejo,

etc. Dicha situación se presentó en nuestro experimento, en el que se siguió registrando poca

retención de frutos hasta finales de junio. Después de ésta, ya no hubo pérdidas fisiológicas, salvo

las accidentales, ya que de aquí hacia delante se registró una mínima pérdida de frutos.

El registro de una tercera caída, ocurrida en noviembre y diciembre, se considera en la

literatura como caída precosecha (Taiz y Zeiger, 1998, 2002; Hopkins y Hüner, 2004). En los

huertos estudiados estos frutos se recogen y son puestos a secar, aunque no contienen una

adecuada concentración de vainillina (Curti, 1995). Se da el caso de las caídas accidentales, en

particular en la zona de estudio se presentan eventos de norte o lluvia muy copiosa que

contribuyen al desprendimiento prematuro de frutos. Dicha caída también puede deberse a

efectos de carácter hormonal (Taiz y Zeiger, 1998, 2002; Hopkins y Hüner, 2004).

El número de vainas por inflorescencia registrada es variado (intervalo de entre uno y

ocho frutos por infrutescencia y un promedio de 3.23 (± 1.88). Éste número está inversamente

relacionado con el tamaño del fruto. Por lo que en los huertos Te y St incluyen en su manejo el

retiro intencional de frutos, dejando un promedio de 6 o 7 frutos, que en teoría alcanzan tamaños

significativamente mayores y de mayor valor comercial. Los huertos tradicionales no

acostumbran a realizar este tipo de podas y el tamaño de los frutos es menor pues si se mantienen

muchos de ellos, son por lo general de tamaño pequeño, pero cuando se caen muchos frutos y

86

EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

solamente quedan uno o dos frutos por infrutescencia los frutos son grandes y su contenido de

vainillina es más alto por unidad de peso. En 1999 se obtuvo menos producción en el Tr pero una

concentración alta de aceite de vainillina, de 15.93mg/g, mientras que el más cercano, Te2 fue de

11.29 mg/g (Castro-Bobadilla y García-Franco, 2007).

6.- Conclusiones generales

Es importante resaltar que la producción de vainilla en forma tradicional en el Totonacapan es

muy importante y puede preservar la riqueza de especies y comunidades vegetales y animales, así

como la identidad cultural de los pobladores de la zona (Altieri y Nocholl, 2000; Challenger,

1998). La intensificación del cultivo ha sido posible por la polinización artificial y la aplicación

de mayores insumos, logrando un incremento en los rendimientos (Soto, 2006) y en la

comercialización por la producción de mayor calidad de fruto (en términos de tamaño y

concentración de vainillina).

La disponibilidad de agua tiene una influencia considerable en el aumento de la retención

de frutos, sin perder de vista que el tipo de manejo en las parcelas también es importante en la

relación con la variación en los rendimientos anuales. La aplicación experimental de riego rústico

con varias cantidades de agua favoreció un incremento en la retención de frutos, particularmente

en los huertos donde no utilizan riego, al parecer en donde utilizan riego no tuvo efecto aditivo.

La variación anual en la producción de frutos es de origen multivariado (adición de agua, tipo de

manejo, tipo de suelo, clima, entre otras). Se recomienda evaluar otros factores adicionales, como

la escasa variabilidad genética y otros, de tipo fisiológico (crecimiento vegetativo, por ejemplo).

Es importante hacer notar que el trabajar en condiciones de campo, con variables

independientes no controlables, como es el caso de la uniformidad de la humedad del suelo,

porcentaje de sombra, tamaño y número de bejucos de vainilla, cantidad de frutos por

infrutescencia, hace difícil reconocer las causas últimas múltiples de la producción, por lo que se

recomienda realizar experimentos controlados. En esta investigación se demostró que la caída del

gran número de frutos de la vainilla se debe a múltiples causas, de las cuales sobresalen, por lo

menos, tres: la reducida disponibilidad de agua en la mayoría de los huertos (del 92% de los

productores), las estrategias de manejo y la influencia de factores tanto bióticos extrínsecos

(temperatura, cobertura arbórea entre otras) e intrínsecos, como es el caso de la autogamia, y la

menoscabada diversidad genética. Dado que el riego no aumentó los rendimientos de los sistemas

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

tecnificados peor sí en los otros sistemas, se recomienda para estos últimos las cantidades de

riego rústico para obtener mejores resultados (un cuarto a medio litro, por día, exclusivamente en

la época de secas o época de floración e inclusive iniciar el riego un mes antes de la floración).

Los sistemas tecnificados ocupan las mejores tierras, con pendientes muy suaves o planas y

cuentan con disponibilidad de riego, control químico de plagas y enfermedades, así como

fertilización química y orgánica. El sistema semitecnificado muestra una producción similar al

tecnificado, manteniendo mayor riqueza de especies arbóreas asociadas. En el sistema tradicional

y semitecnificado se registró una respuesta positiva en la retención de frutos aunque el

semitecnificado fue el que más porcentaje de frutos retuvo. Para sostener la producción de frutos

es recomendable renovar escalonadamente las plantas de vainilla en los huertos cada cierto

tiempo pues, en promedio, su máxima producción se da desde los tres hasta los diez años (Curti,

1995; Sánchez, 1998; Toussaint-Samat, 2002; Velázquez, 2004).

El proporcionar agua en la temporada de secas (mayo y junio) en la zona del Totonacapan

ayuda a elevar el porcentaje de retención de frutos en hasta un 50% en el sistema

Semitecnificado, este sistema aportó una mayor producción de frutos, lo cual indica la

importancia de fomentar este tipo de manejo para aumentar la producción de vainilla en la zona.

El riego por goteo de manera rústica es factible y recomendable para los pequeños productores,

cuyas parcelas son menores a una hectárea.

7.- Líneas futuras de investigación

Dado que en la zona de estudio la densidad de sombra óptima parece ser mayor que la de las

recomendaciones técnicas (puesto que se asocia con mayores porcentajes de retención de frutos),

es necesario evaluarla en condiciones controladas, considerando su relación con la humedad y la

retención de frutos. Aunque ya se realizó una investigación sobre la capacidad de producción de

vainilla controlando el número de frutos por inflorescencia (Hernández, 1997), se requiere incluir

diferentes cantidades de riego para evaluar el efecto conjunto de ambas prácticas en la

concentración de vainillina y en el tamaño, aspecto y forma de las vainas ya que, en la mayoría

de los casos, el mercado las prefiere sin daños en su cubierta.

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EVALUACIÓN DEL CULTIVO Y PRODUCCIÓN DE VAINILLA EN LA ZONA DE PAPANTLA, VERACRUZ, MÉXICO

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