Caracterización preliminar de especies leguminosas arbóreas comunes en cafetales: una preparación para el cambio climático

Transcripción

1 Caracterización preliminar de especies leguminosas arbóreas comunes en cafetales: una preparación para el cambio climático Wilson Espinales, UCATSE Harvin Centeno, UCATSE Pablo Siles, Bioversity International Alcides Montoya, UCATSE Flavia Andino, UCATSE Willian Ortiz, UCATSE 24 May 2012

2 Los SAF albergan una amplia gama de especies arbóreas, géneros como Albizia, Inga, Leucaena, Erythrina y Gliricidia son usados comúnmente Los géneros Inga y Erythrina son de especial importancia ya que son ampliamente usados como sombra en sistemas perennes (cacao, café) 2 de 36

3 Inga y Erythrina especies de sucesión temprana secundaria (rápido crecimiento y demandantes de luz) Sin embargo presentes en sistemas multi-estrato bajo la sombra de otras especies Sistemas multi-estratos son comúnmente citados como una estrategia contra el cambio climático especialmente en sistemas con café 3 de 36

4 También mucha de la renovación de la sombra se da en plantaciones ya establecidas donde café y otras especies están sobre las leguminosas 4 de 36

5 de investigación El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la sombra en el intercambio gaseoso y crecimiento de especies leguminosas arboreas (Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana) comúnmente usadas en sistemas agroforestales en Mesoamérica. Como la sombra artificial afecta los parámetros fotosintéticos de las especies Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana? Son las tasas diurnas de fotosíntesis modificadas por los tratamientos de luminosidad? Existe un efecto de la aclimatación en estos patrones diurnos o es un efecto solamente de la cantidad de radiación solar? Son las rasgos de la hoja (Área especifica de la hoja, ) modificados por la sombra y relacionados con los parámetros fotosintéticos de las especies Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana? 5 de 36

6 & Metodos El ensayo fue establecido en la Universidad Católica Agropecuaria del Trópico Seco (13º 03 Norte y 86º 17 Oeste) en Julio de 2011 en contenedores de suelo de 15 L Cinco especies fueron seleccionadas de acuerdo a su frecuencia en sistemas agroforestales con café en CA Inga oerstediana, I. vera, I. punctata son las especies mas comunes en CA al menos en Honduras y Nicaragua Erythrina poeppigiana es la especies mas común en CR I. jinicuil fue anteriormente la especie preferida por los productores, pero el aprecio por los frutos de trabajadores en fincas causa caída de frutos de café, pero además susceptible a escoba de bruja La semilla de estas especies fue colectada en Matagalpa y Jinotega en sistemas con café, excepto por I. juinicuil donde la semilla fue comprada de frutos en el mercado de Jinotega. 6 de 36

7 & Metodos: Especies Esperados Inga vera Inga oerstediana Inga punctata 7 de 36

8 & Metodos: Especies Esperados Inga jinicuil Erythrina poeppigiana 8 de 36

9 & Metodos: Especies Inga oerstediana Inga vera Inga jinicuil Erythrina poeppigiana Inga punctata 9 de 36

10 & Metodos: Tratamientos 10% Radiación del pleno sol 100% Radiación del pleno sol 40% Radiación del pleno sol 10 de 36

11 & : fotosíntesis Mediciones de intercambio gaseoso diciembre 2011 Tres individuos por especie por nivel de sombra, intercambio de gases medido con LI-6400, Li-Cor, Lincoln, NE Curva de respuesta al CO 2 (A-Ci ) (Ca = mol mol -1 CO 2 ) 11 de 36 Curva de respuesta a radiación (A- PPFD ) (PPFD = , 800, 600, 400, 300, 200, 100, 50 and 0 mol m -2 s -1 )

12 & Metodos: crecimiento Mediciones cada dos semanas de: Esperados Diametro Altura Numero de hojas Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24, Mayo, 2012

13 & : biomasa Mediciones de biomasa a los 125 días después de establecidas en los niveles de sombra Biomasa de hojas, tallos y raíces después secado al 68oC por 72 horas El área foliar fue estimada por fotografías digitales y analizadas con ImageJ 13 de 36

14 & : análisis de datos Tres tipos de bases de datos se colectaron en este estudio Fotosíntesis: parámetros de Vcmax, Jmax y Rd se derivaran de las curvas de respuesta A-Ci y se analizaran por medio de ANOVA Biomasa (raíces, hojas, tallos): se analizaran por medio de ANOVA Crecimiento (diámetro, altura): que se analizaran por medio de ANOVA repetidas en el tiempo 14 de 36

15 & : Vcmax, Jmax, Rd Los parámetros Vcmax, Jmax y Rd se derivaran según el modelo bioquímico de fotosíntesis desarrollado por Farquhar et al Farquhar et al 1980 Sharkey et al de 36

16 & : Vcmax, Jmax, Rd Esperados Parametros dependientes de la temperatura Parameter used for fitting 25 o C c Ha (kj mol -1 ) K c ( mol m -2 s -1 ) K o ( mol m -2 s -1 ) * ( mol m -2 s -1 ) Used for normalizing Vcmax ( mol m -2 s -1 ) Jmax ( mol m -2 s -1 ) Rd ( mol m -2 s -1 ) Bernachi et al de 36

17 : intercambio gaseoso Erythrina poeppigiana Inga jinicuil Inga oerstediana An ( mol mol -1 ) % Radiacion 40% Radiacion 100% Radiacion Ci ( mol mol -1 ) Ci ( mol mol -1 ) Ci ( mol mol -1 ) 17 de 36 Claramente existe cierta aclimatación de la capacidad fotosintética de las hojas, la fotosíntesis no es influenciada solamente por la cantidad de la luz sino por la aclimatación al ambiente donde esta se desarrollo

18 : intercambio gaseoso Vcmax ( mol m -2 s -1 ) % Radiacion 40% Radiacion 100% Radiacion 0 E. p I. j I. o I. p I. v E. p I. j I. o I. p I. v E. p I. j I. o I. p I. v 18 de 36 En general menor Vcmax en mayor sombra: menor capacidad de carboxilacion de la RUBISCO

19 : intercambio gaseoso 140 Jmax ( mol m -2 s -1 ) % Radiacion 40 % Radiacion 100 % Radiacion 20 0 E. p I. j I. o I. p I. v E. p I. j I. o I. p I. v E. p I. j I. o I. p I. v 19 de 36 En general menor Jmax en mayor sombra: menor capacidad de transporte de electrones

20 : intercambio gaseoso 2.5 Rd ( mol m -2 s -1 ) % Radiacion 40 % Radiacion 100 % Radiacion de 36 E. p I. j I. o I. p I. v E. p I. j I. o I. p I. v E. p I. j I. o I. p I. v En pleno sol mayor Vcmax, Jmax pero a costa de una mayor Rd, es caro energéticamente tener mayor capacidad fotosintética

21 : intercambio gaseoso 14 E. poeppigiana I. juinicuil I. oerstediana A n ( mol m -2 s -1 ) Hora del dia Cursos diurnos de fotosíntesis muestran mayor tasa instantánea en pleno sol; pero no todas las especies se comportan igual, I. juinicuil con buen desempeño en 40% 21 de 36

22 : intercambio gaseoso gs (mol m -2 s -1 ) Hora del dia La conductancia estomática parece ser mayor en pleno sol pero mas variable entre especies que la fotosíntesis, I. juinicuil con desempeño similar en 100% y 40% 22 de 36

23 : intercambio gaseoso EUA instantanea ( mol CO 2 mol -1 H 2 O) Hora del dia La eficiencia de utilización de agua (EUA) instantánea, en general muestra ser mayor en pleno sol, plantas en pleno sol son mas eficientes en el uso de agua!!!!!!! Pero como siempre no todas las especies I. juinicuil muestra igual EUA en 40% y 100% 23 de 36

24 : intercambio gaseoso An ( mol m -2 s -1 ) % RAD 40% RAD 100% RAD 21 Dic 2011 Día más nublado pero baja HR 23 Dic E. poeppigiana I. juinicuil I. oerstediana I. punctact I. vera E. poeppigiana I. juinicuil I. oerstediana I. punctact I. vera 24 de 36

25 : intercambio gaseoso 21 Dic Dic 2011 EUA instantanea ( mol CO 2 mol -1 H 2 O) % RAD 40% RAD 100% RAD Día más nublado pero baja HR 0 La EUA depende de las condiciones ambientales también de la especies E. poeppigiana I. juinicuil Días mas nublados menor EUA I. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia 25 de 36 I. oerstediana I. punctact I. vera E. poeppigiana I. juinicuil I. oerstediana I. punctact I. vera

26 : intercambio gaseoso 21 Dic Dic 2011 EUA instantanea ( mol CO 2 mol -1 H 2 O) % RAD 40% RAD 100% RAD Día más nublado pero baja HR 0 La EUA depende de las condiciones ambientales también de la especies E. poeppigiana I. juinicuil Días mas nublados menor EUA I. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia 26 de 36 I. oerstediana I. punctact I. vera E. poeppigiana I. juinicuil I. oerstediana I. punctact I. vera

27 : intercambio gaseoso An ( mol m -2 s -1 ) Plantas Aclimatadas a 100% Plantas Aclimatadas a 10% Plantas en su ambiente de aclimatacion EUA instantanea ( mol CO 2 mol -1 H 2 O) Plantas en su ambiente de aclimatacion 0 10% Sol Pleno Sol % Sol Pleno Sol Cuando plantas aclimatadas en 10% fueron transferidas a 100% y plantas aclimatadas en 100% fueron Transferidas a 10%, vemos mas claro el efecto de aclimatación, las plantas se desempeñaron mejor en El ambiente que había crecido, pero aun así EUA fue mejor en plenos sol 27 de 36

28 : crecimiento y partición de biomasa Altura relativa a Pleno Sol (%) E. poeppigiana I. juinicuil I. oerstediana I. pucntacta I. vera La reduccion en altura y diametro segun la radiacion no es lineal, tampoco es igual entre especies Diametro relativo a Pleno Sol (%) Tratamiento de Radiacion (%) Tratamiento de Radiacion (%) 28 de 36

29 : crecimiento y partición de biomasa 140 Area relativa a Pleno Sol (%) E. poeppigiana I. juinicuil I. oerstediana I. punctacta I. vera Biomasa relativa a Pleno Sol (%) 29 de 36 Radiacion (%) Radiacion (%) La reduccion en area foliar y biomasa segun la radiacion no es lineal, tampoco es igual entre especies, cuales son los mecamismos de esto???? Realmente esa es otra historia!!!!! Al menos 10 filminas mas

30 Conclusiones El mayor crecimiento se presento en el nivel de luz al 100 %, así mismo también a 40 % presento mayor crecimiento comparado con 10 % pero no vario mucho con respecto a 100 % principalmente las especies de Erythrina poeppigiana e inga vera por lo cual recomendamos este nivel de 40 % de luz al querer introducir estas especies en sistemas agroforestales bajo sombra. Inga oerstediana e inga jinicuil tienen buen comportamiento a 40 % de sombra y estas son generalmente las preferida por el productor para utilizarlas en sistemas agroforestales en café. 30 de 36

31 Agradecimientos Agradecemos al Proyecto: Banano en cafetales bajo sombra financiado por GIZ y manejado por Bioversity International ( Especialmente el tercer autor agradece a Charles Staver por las ideas y discusiones que se generan en campo y que realmente han impulsado este trabajo. A UCATSE por bridar las condiciones y equipos para realizar mediciones de crecimiento que se llevaron a cabo en la investigación. Agradecemos muy especialmente a FUNICA el cual nos apoyo económicamente para realizar esta investigación. 31 de 36

32 Muchas Gracias! Merci beaucoup! Thanks very much! Harvin Martin Centeno Velasquez Wilson Ricardo Cabezas Espinales 32 de 36