SEXTO CONCURSO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DEL RECURSO AGUA PARA JÓVENES ESTUDIANTES - PREMIO JUNIOR DEL AGUA 2006 Código Interno 19 Convocan: Auspician: Patrocinan: Formulario de Presentación de Trabajos de Investigación Sexto Concurso Nacional de Investigación y Desarrollo del Recurso Agua para Jóvenes Estudiantes PREMIO JUNIOR DEL AGUA ESTOCOLMO 2006 Este formulario debe ser presentado en un máximo de 8 carillas (incluyendo la actual), tamaño carta, espaciado simple, tipografía tamaño 12 y en idioma español. La segunda carilla debe contener los datos personales de los miembros del equipo de investigación, y la tercera carilla debe ser un resumen de la investigación completa. Las cinco carillas restantes deberán seguir el índice de contenidos descrito en los encabezados de cada sección. A. Título de la Investigación CULTIVANDO EL DESIERTO CON AGUA DE MAR A.2 Establecimiento, Comuna, Región Liceo Elena Duvauchelle Cabezón Iquique I DGA MOP ANDESS-MINEDUC-AIDIS CONAPHI SOCHID ALHSUD-MNHN-FANALOZA-ESSEL-ESSBIO-UCH-PUC-UDEC 1
SEXTO CONCURSO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DEL RECURSO AGUA PARA JÓVENES ESTUDIANTES - PREMIO JUNIOR DEL AGUA 2006 B. Datos Generales de las y/o los Autores (El número máximo de participantes es de 2 alumnos/as de no más de 20 años de edad a agosto del 2006 y 1 profesora o profesor) Participante N 1: Víctor Arredondo Barraza Fecha Nacimiento: 11/ 02/ 1988 RUT: 16.864.751-4 Edad: 18 años Curso: 3º Medio Establecimiento Educacional: Elena Duvauchelle Cabezón Dirección Particular: Cerro Dragón 2903-A Teléfono: 57-447143 Fax: e-mail: xextrago_screamox@ hotmail.com Participante N 2: Jimmy Galleguillos Cornejo Fecha Nacimiento: 23/ 11/ 89 RUT: 17.430.343-6 Edad: 16 años Curso: 3º medio A Establecimiento Educacional: Elena Duvauchelle Cabezón Dirección Particular: Los Guayabos 2971 Teléfono: 57-496439 Fax: e-mail: Profesor Nombre: Myrna Medel Ayala RUT: 6.885.906-9 Especialidad: Biología y Ciencias Establecimiento Educacional: Elena Duvauchelle Cabezón Dirección Establecimiento: Anibal Pinto 955 Dirección Particular: 18 de Septiembre Nº 50 Ciudad/Región: Iquique /I Región Teléfono: 57-427579 Fax: e-mail: myrnamedel@gmail.com Asesor Científico externo al Establecimiento Educacional Nombre: José Delatorre Herrera RUT: 6.810.545-5 Especialidad: Ingeniero Agrónomo Mg. Ciencias Agropecuarias con Mención en Producción Institución: Unap Cargo o Curso: Académico Dirección Institución: Avda. Arrturo Prat 2120 Dirección Particular: Mar Adriático 4753 -. Villa reina Mar Ciudad/Región: Iquique /I Región Teléfono: 445190 Fax: 57 445190 e-mail: Jose.delatorre@unap.cl DGA MOP ANDESS-MINEDUC-AIDIS CONAPHI SOCHID ALHSUD-MNHN-FANALOZA-ESSEL-ESSBIO-UCH-PUC-UDEC 2
A. Título de la Investigación CULTIVANDO EL DESIERTO CON AGUA DE MAR C. Resumen Trabajo de Investigación La quinua (Chenopodium quínua Will ) es una especie capaz de soportar gran cantidad de condiciones estresantes, entre ellas salinidad y déficit hídrico. El problema planteado, es como se puede abastecer con productos vegetales la zona desértica de Iquique. La hipótesis plantea: Dada la gran capacidad que tiene la quinua para tolerar diversas condiciones ambientales, entre ellos la salinidad, entonces si empleamos para su riego agua de mar en diferentes proporciones, esta especie deberá germinar normalmente. El objetivo general planteado fue determinar el efecto del riego con agua de mar aplicada en diferentes proporciones, sobre la germinación de semillas de quinua Para demostrar la hipótesis se diseñaron diversos ensayos, realizados en el laboratorio de Fisiología Vegetal del Departamento de Agricultura del Desierto de la Universidad Arturo Prat. A partir de los resultados obtenidos, se concluyó que las semillas de quinua se adaptan muy bien al riego con agua con altos contenidos salinos, aunque en agua de mar al 100%, germinaron solo el 3%, después de 12 horas. Las semillas embebidas en un 75% agua de mar mostraron un mayor crecimiento, observándose un 20% de ellas germinadas después de 12 horas. A las 96 horas se presentó un 90.5% de plántulas. Al comparar agua de mar 75% con 50% no se encontraron diferencias estadísticamente significativas (P>0,05). La quinua sería una buena alternativa para suministrar alimento en aquellas zonas costeras que carecen de vegetales frescos y también en zonas con sequías permanentes.. D. Introducción Presentación del Problema La ciudad de Iquique es una ciudad nortina rodeada por mar y desierto, con poca vegetación debido a la escasez de agua potable. También existen numerosas caletas pesqueras en la costa que cuentan solamente con una escasa dotación de agua para beber y sin acceso a verduras y frutas. Por otra parte la quinua es una planta nativa, con una alta capacidad de tolerar diversos estreses ambientales, como déficit hídrico y salinidad. De estas consideraciones podemos inferir la necesidad de contar con alguna especie que pueda aportar las vitaminas y proteínas de origen vegetal para la dieta humana de esta zona desértica, siendo la principal dificultad el abastecimiento de agua para la obtención de cosechas en dichas zonas.sin embargo, la naturaleza nos entrega un importante patrimonio genético, como la quinua, (Chenopodium quinua Wild), con la cual se podría obtener alguna cosecha de productos utilizando el agua de mar como fuente de regadío.para ello nos planteamos el siguiente problema: Se podrán adaptar las semillas de quinua Chenopodium quinua, al regadío con agua de mar de manera tal que puedan germinar? 1
Antecedentes Bibliográficos o Investigaciones Previas Las plantas son organismos sésiles, por lo tanto están sometidas a condiciones de estrés medioambiental. Consideraremos como estrés aquella situación producida por la carencia o el exceso de cualquier factor externo que afecte el desempeño fisiológico de una planta, en la etapa vegetativa o reproductiva, ya sea una parte de esta o en su totalidad. Estos factores pueden tener varios orígenes y actuar con diferente magnitud. Dentro de estos factores nos enfocaremos al estrés hídrico y salino. Debemos considerar que estos dos factores no son independientes y que están estrechamente relacionados. Así, si la concentración de NaCl es alta en el sustrato, la disponibilidad de agua para la planta será mínima. Una planta sometida a estrés salino enfrenta dos problemas : obtener agua de un suelo que tiene un potencial osmótico negativo y tener que soportar las elevadas concentraciones potencialmente tóxicas, de iones Na, carbonato y Cl. Algunas plantas cultivadas( jitomates y remolacha) son mucho mas tolerantes a sales que otras (cebollas, chícharos). ( Salisbrury,F.& Ross, 1994 ) Un problema potencial que tienen las plantas que crecen en suelos salinos, consiste en la obtención de potasio suficiente, ya que los iones de Na compiten con la captación del potasio. Para esto la presencia de ión Ca es crucial, ya que si hay suficiente calcio, este sería el sistema de captación que prefiere el transporte de ión potasio, de modo que las plantas pueden obtener suficiente K y limitar el Na.( Salisbrury,F.& Ross, 1994) Uno de los principales problemas para el desarrollo de los cultivos en gran parte de la I Región es el contenido de sodio que se encuentra en concentraciones que varían entre 2.0 meq /l a más de 40 meq / l. La quínoa ( Chenopodium quinoa. Will), es un cultivo con alto valor nutritivo que se ha cultivado en la Región Andina desde hace miles de años. Una de las propiedades mas importante es el alto valor biológico de la proteína. (Tapia, M. Y col. 1997 ). Posee gran resistencia a los principales factores abióticos adversos, como son: la sequía, las heladas y los suelos salinos, La resistencia de la quínoa tanto al déficit hídrico como a la salinidad se pueden atribuir en parte a características morfológicas, sin embargo, son escasos los datos sobre respuestas fisiológicas de la quínoa al estrés salino.(orrego,m. y Riquelme, A.,2001 La Quinua muestra una amplia variabilidad genética que le permite su cultivo en suelos salinos. El estrés a la salinidad en la quinua afecta a todo el crecimiento de la planta y modifica la fisiología, sin embargo, plantas de quinua tolerantes pueden sobrevivir en estas condiciones ( Jacobsen, et al. 1999). La quinua tiene potencial para sobrevivir en suelos salinos también con riesgos de estrés de heladas (Mujica et.al.,1999). Se desarrolla sin problemas desde el nivel del mar hasta los 4000 m.s.n.m; desde suelos fértiles y dulces hasta pobres y extremadamente salinos.( Tapia, 1979 ). Antes de la llegada de los españoles a Chile, este cultivo se encontraba ampliamente difundido desde el norte al extremo austral y era el principal grano para el sustento de los pueblos originarios. Esta Chenopodácea rica desde el punto de vista nutricional en amino ácidos que no poseen las cereales, ha sido seleccionada por la FAO como un cultivo destinado a proporcionar seguridad alimentaria a la población mundial en el presente siglo. Este cultivo andino, que presenta una amplia tolerancia a diversos factores ambientales estresantes, crece en altitudes superiores a 3.000 m.s.n.m, soporta bajas y altas temperaturas, sequías, salinidad. En la zona desértica de Chile, como la Pampa del tamarugal y en el Altiplano, se cultiva quinoa bajo condiciones de alta salinidad. Hay antecedentes que la quinoa puede soportar conductividades eléctricas de 9.8 ds/m y contenidos de boro de 46 mg/l, así como a altas concentraciones de cloruros y sulfatos de sodio (Delatorre et al., 1995). 2
E. Hipótesis y Objetivos Hipótesis : Dada la gran capacidad que tiene la quinua para tolerar diversas condiciones ambientales, entre ellos la salinidad, entonces si empleamos para su riego agua de mar aplicada en diferentes proporciones, esta especie deberá germinar normalmente. Objetivo General : Determinar la viabilidad de la la germinación de semillas de quinua (Chenopodium quinoa Willd) al ser regadas con agua de mar. Objetivo específico 1: Determinar el efecto del riego con agua de mar sobre la germinación de semillas de Quinua. Objetivo específico 2: Determinar la relación agua mar/ agua dulce que permita obtener la máxima tasa de germinación de semillas de Quinua. F. Plan de Trabajo Método de Investigación y/o Experimentación Utilizamos un método descriptivo con información bibliográfica especializada de Internet, revistas científicas, libros, etc. y un método experimental en los laboratorios e invernadero de Agronomía en campus Huayquique, Unap. Como material vegetal se utilizaron semillas de quínoa (Chenopodium quinoa Willd). Para el ensayo de germinación se utilizaron 20 placas Petri conteniendo 40 semillas de quinua cada una (5 placas por tratamiento). Los tratamientos realizados fueron los siguientes: Tratamiento testigo: semillas embebidas con agua destilada Tratamiento 1: semillas embebidas con agua de mar al 100%, Tratamiento 3: semillas embebidas con agua de mar diluida al 75% Tratamiento 4: semillas embebidas con agua de mar diluida al 50%. Para llevar a cabo la germinación, las placas fueron colocadas el una cámara de germinación marca Precisión a una temperatura constante de 25 C. El porcentaje de germinación se determino a las 24, 48, 72 y 96 horas de iniciada la imbibición contando las semillas que germinaban en cada placa, cada 4 horas.. Los datos obtenidos en esta primera parte del trabajo fueron graficados y fotografiados. Se midió la conductividad eléctrica del sustrato utilizando, un conductímetro marca WIW y el ph con un phmetro modelo Ispet. Las variables a analizar para cada tratamiento es el porcentaje de germinación de las semillas. Materiales Material vegetal: 800 Semillas de quinua rojas y amarillas Soluciones: Agua de mar (100%, 75%, 50%) Agua destilada Material de laboratorio: Pisetas, 20 unidades Placas Petri, Vaso de precipitados, Probetas Equipos de laboratorio: Cámara de crecimiento marca Precision con regulación de 3
temperatura., Lupas marca Arquimed, Estufas de aire forzado marca Binder, Theta meter tipe, Conductímetro marca WIW, phmetro modelo Ispet ph meter, Balanza analítica marca Sartorius G. Presentación de Resultados Germinación de semillas Los resultados obtenidos en porcentajes, a partir del promedio de la cantidad total de semillas se encuentran en la hoja 1, anexo 1. Los gráficos fueron obtenidos por medio del análisis estadístico realizado con el programa Anova. H. Discusión o Análisis de los Resultados A partir de los resultados obtenidos en esta investigación, podemos decir que las semillas de quinua se adaptan muy bien a los suelos salinos. Se ha observado que, solamente un 3% de las semillas logran germinar después de 12 horas con agua de mar al 100% y que, en general su crecimiento se hace más lento o entra en estado de dormancia, lo anterior sobre la base de que, después de 96 horas, sólo se observan algunas semillas con una pequeña radícula pero en bajo porcentaje.(11.5%). Además se ha observado que las semillas embebidas en un 75% agua de mar (75% agua de mar y 25% destilada) muestran un mayor crecimiento ya que a las 12 horas se observa un 20% de semillas germinadas e incluso una de ellas con asomo de cotiledones. Para esta misma condición se constata que a las 96 horas, un 90.5% de las semillas presentan radícula y cotiledones. El mejor resultado lo pudimos observar en las semillas sembradas y regadas con una solución de 50% agua de mar y 50% agua destilada. A las 12 horas se obtiene un 40,5 % de ellas ya germinadas e incluso algunas presentaban asomo de cotiledones y a las 96 horas hay un 98.5% de semillas germinadas. Por lo tanto podemos decir que la relación agua mar/ agua dulce que permite obtener la máxima tasa de germinación de semillas de Quinua es 50% de agua de mar y 50% de agua destilada, aun cuando no se observan diferencias significativas con el porcentaje de semillas germinadas embebidas en un 75% agua de mar y tampoco al 100% de agua destilada, pudiendo hacer uso del agua de mar diluida para el regadío y disminuyendo así el grave problema del norte que es la escasez de agua. 4
I. Conclusiones Los resultados apoyan la hipótesis que la quinua puede germinar al ser regada con agua de mar. La tasa de germinación a las 96 horas, no muestra diferencias significativas usando agua destilada, agua de mar al 50% o al 75%. Los resultados obtenidos estimulan el uso sustentable del recurso agua en nuestra Región y nos motivan a desarrollar una nueva investigación dirigida al cultivo de la quinoa en tierras costeras de Iquique. J. Bibliografía Consultada Delatorre, J.;Arenas, J. Y Lanino, I. 1995. Comparación Morfológica de nueve ecotipos de Quínoa. Revista de Horticultura Internacional. 11. Pág. 17-18 Jacobsen, S et al.1999.evaluación de Accesiones de Quinua para la Tolerancia a Salinidad. :Primer Taller Internacional Sobre Quinua.:RECURSOS ENERGÉTICOS Y SISTEMAS DE PRODUCCIÓN. Lima,Perú, 10 14 de mayo, 1999. En : CD Cultivos Andinos FAO 2001. - Mujica, A. Y Jacobsen, S-E.1999. Resistencia de la Quinua a la Sequía y Otros factores Abióticos Adversos, y su mejoramiento. En : I Curso Internacional sobre FISIOLOGIA DE LA RESISTENCIA A LA SEQUIA EN QUINUA ( Chenopodium quinua. Willd). Editores, Sven- Eric jacobsen y Angel Mujica Sánchez. Centro Internacional de la Papa (CIP). Lima, Perú. Pp 71-79. Orrego,M. y Riquelme, Ana,2001.Efecto de la concentración de sodio (Na+) sobre algunos parámetros hídricos y fenología de la quinoa (Chenopodium quinoa. Will ) Salisbrury,F.& Ross, 1994. Fisiología vegetal. Editorial Iberoamericana,S.A. de C.V. Mexico,D.F.759 páginas Tapia, M. 1997. Cultivos Andinos Subexplotados y su Aporte a la Alimentación. Segunda Edición. FAO. Chile.321pp. K. Declaración de tipo de asesoría científica recibida 5
Nuestro trabajo recibió la asesoría de la Sra. Myrna Medel Ayala, profesora de Biología y Ciencias del Liceo Elena Duvauchelle, enseñándonos la aplicación del método científico, orientándonos, trabajando siempre con nosotros y poniéndonos en contacto con la Universidad Arturo Prat. En este lugar, tuvimos la cooperación del Dpto. de Agricultura del Desierto (DAD) y al Centro de Investigaciones del Hombre en el Desierto (CIHDE),a través de don José Delatorre Herrera, Ingeniero Agrónomo y Magíster en Ciencias Agropecuarias con mención en Producción. Ël, como nuestro asesor científico, nos fue guiando en el proceso del proyecto y nos otorgó la posibilidad de hacer uso de laboratorios,incubadoras, invernaderos y todos los implementos necesarios para realizar nuestro proyecto. ANEXO CON FOTOGRAFIAS y DATOS GRAFICADOS DEL TRABAJO 6
Cuadro 1.-Germinación de semillas TRATAMIENTO Testigo (100% agua destilada) T 1 ( 100% agua de mar) T 2 ( 75% agua de mar) T 3 ( 50% agua de mar) 12hr 189 6 40 81 Número de semillas germinadas por día 16hr 20hr 24hr 36hr 40hr 44hr 48hr 60hr 64hr 68hr 72hr 84hr 88hr 92hr 96hr 195 197 198 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 7 7 7 8 9 10 10 13 17 17 17 19 19 23 23 54 75 78 94 102 125 129 148 158 164 164 180 181 181 181 124 148 159 176 184 186 187 191 192 192 192 196 196 197 197 TRATAMIENTO Testigo (100% agua destilada) T 1 ( 100% agua de mar) T 2 ( 75% agua de mar) T 3 ( 50% agua de mar) 12hr 94.5 3.0 20 40.5 Porcentaje de germinación 16hr 20hr 24hr 36hr 40hr 44hr 48hr 60hr 64hr 68hr 72hr 84hr 88hr 92hr 96hr 87.5 98.5 99.0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 3.5 3.5 3.5 4.0 4.5 5.0 5.0 6.5 8.5 8.5 8.5 9.5 9.5 11.5 11.5 27 37.5 40 47 51 62.5 64.5 74 78 82 82 90 90.5 90.5 90.5 62 74 79.5 88 92 93 93.5 95.5 96 96 96 98 98 98.5 98.5 1
2
3
Semillas de quinua en Incubadora Semillas germinadas en 100% agua dulce 4
Semillas en 50% agua de mar Semillas en 100% agua de mar 5
Semillas en 75% agua de mar Semillas en un 50% agua de mar 6