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Acta Agronómica

Print version ISSN 0120-2812

Acta Agron. vol.63 no.2 Palmira Apr./June 2014

http://dx.doi.org/10.15446/acag.v63n2.40041 


http://dx.doi.org/10.15446/acag.v63n2.40041

Agronomía


Absorción y distribución de nutrientes en clones de cacao y sus efectos en el rendimiento

Absorption and distribution of nutrients in cocoa and its effect on yield

Yina Jazbleidi Puentes-Páramo1*, Juan Carlos Menjivar-Flores1, Arnulfo Gómez-Carabalí1 y Fabio Aranzazu-Hernández2

Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira1. Federación Nacional de Cacaoteros de Colombia (FEDECACAO)2. Autora para correspondencia: yjpuentesp@unal.edu.co

Rec.:26.09.2013 Acep.: 05.02.2014

Resumen

En el centro experimental de la Federación Nacional de Cacaoteros de Colombia (Fedecacao), localizado en el municipio de Miranda, Cauca (Colombia) se evaluó la capacidad de absorción y distribución de los nutrientes N, P y K en hojas, cáscara y almendra de los clones de cacao (Theobroma cacao L.): CCN-51 y ICS-95 (auto-compatibles) y TSH-565 e ICS-39 (auto-incompatibles), y su influencia en el rendimiento. El diseño experimental fue bloques completos al azar con cinco tratamientos y cuatro repeticiones; los tratamientos consistieron en un control (TR) equivalente a la concentración de nutrientes en el suelo del centro experimental (kg/ha) (49 N, 23.5 P y 146.5 K), e incrementos en esta concentración equivalentes a 25%(T1), 50% (T2), 75% (T3) y 100% (T4). La concentración de nutrientes en hojas, cáscara y almendra mostró diferencias significativas (P < 0.01). La mayor concentración de N y P ocurrió en almendra y de K en cáscara. Las secuencias de concentración (NPK) de mayor a menor en hoja y almendra fue N > K > P y en cáscara fue K > N > P. El mayor rendimiento de grano y la mayor extracción de NPK por 1000 kg de peso seco se presentó en el T2. Todos los clones presentaron una secuencia similar de concentración de nutrientes en hoja, cáscara y almendra, sin embargo, fue evidente la diferencia existente en la capacidad de absorción y distribución de nutrientes y en el rendimiento entre clones, lo cual es relevante para el eficiente manejo nutricional del cultivo.

Palabras clave: Theobroma cacao L., fertilización, nutrición, NPK, auto-compatibilidad, auto-incompatibilidad.

Abstract

The study was conducted at the Experimental Center of the National Federation of Cocoa from Colombia, to determine the absorption and distribution of NPK in the leaves, husk and almond in clones of cacao (Theobroma cacao L.), CCN-51 and ICS-95 (self-compatible) and TSH-565, ICS-39 (self-incompatible), and its influence on performance. The experimental design was randomized complete block with five treatments and four replicates and two treatments were: control (TR, concentration of nutrient (NPK) soil natural 49-23,5-146.5 kg / ha), and increases in the concentration of NPK (kg / ha): 25%(T1), 50%(T2),75%(T3) and 100%(T4). The analysis of variance showed differences (p < 0.01) in the concentration of nutrients in leaves, husk and almond. Thus, higher concentrations of N and P were in almonds and K in husk, the order of preference in leaf and almond was: NKP and husk was KNP. The highest yield was obtained at T2, showing superiority for self-compatible clones, as well as the increased extraction of NPK per 1000 kg of dry grain. All clones stored the same sequence of nutrient concentration in leaf, husk and almond, however, it is evident the difference in the absorption and distribution of nutrients, and in performance between clones, which is relevant to the efficient crop nutrition management.

Key words: clones, Theobroma cacao L., fertilization, nutrition, self-compatible, self-incompatible.

Introducción

Los bajos rendimientos en la producción de cacao (Theobroma cacao L.) están, en parte, relacionados con factores físicos y químicos del suelo, manejo del cultivo y el potencial genético de los materiales cultivados (Nacayama, 2010). Almeida (2007) y Osei-Bunsu et al. (2002) señalan que entre los parámetros más importantes que determinan el rendimiento en este cultivo se pueden citar la intercepción de luz, la tasa de fotosíntesis, la respiración, la morfología del fruto, el proceso de fermentación de las semillas y la disponibilidad hídrica. Por otra parte, López-Lefebre et al. (2002) y Marschner (1995) consideran que la disponibilidad, la absorción y la distribución de nutrientes esenciales en la planta, así como la absorción de estos están relacionados con su tasa de crecimiento y son los factores que ejercen mayor influencia sobre el crecimiento y rendimiento del cultivo.

La fertilización deficiente es uno de los factores limitantes en la producción de cacao. En Trinidad, Cabala-Rosand (1975) y Uribe et al. (1998) demostraron la importancia de la aplicación de NPK en cultivo de cacao a plena exposición solar; con esto se evita la fotoinhibición que produce el sombrío (Mohotti y Lawlor, 2002). En Brasil, Cabala-Rosand et al. (1969) encontraron que el efecto de la fertilización es reducido en condiciones de sombra, lo cual es debido a la menor tasa fotosintética; no obstante, la planta de cacao tiene baja tolerancia a altas radiaciones (Muller et al., 1992), lo que sugiere la necesidad de un sombrío de aproximadamente 60% (Zuidema et al., 2005).

Cunningham y Arnold (1962) encontraron una producción de 2.240 kg/ha de cacao a plena exposición solar cuando aplicaron 125, 125 y 500 kg/ha de urea, superfosfato triple y sulfato de amonio, respectivamente. En Colombia, las investigaciones se han orientado a evaluar los incrementos en rendimiento utilizando híbridos recomendados por el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA). Uribe et al. (1998) obtuvieron aumentos de 51% en producción de granos cuando aplicaron 150, 90 y 200 kg/ha de N, P y K, respectivamente. Mejía (2000) observó aumentos en producción de grano de cacao híbrido con la aplicación de 80, 100 y 160 kg/ha de NPK, respectivamente. Mora et al. (2011) en Palestina, Caldas, Colombia, hallaron respuesta a la aplicación de 500 g/árbol de un fertilizante 19 - 4 - 19 - 3.

Los trabajos de investigación en fertilización y nutrición del cultivo realizados en el país, evidencian la importancia de desarrollar esta labor para obtener mayor rendimiento; por tanto, es necesario evaluar cada material de cacao del país, en función del tipo de suelo y zona agroecológica donde se cultive, con fines de conocer la distribución de los nutrientes y plantear estrategias de muestreo para estudiar la nutrición del cultivo, como lo menciona Carvalho et al. (2013). El objetivo de esta investigación fue evaluar la capacidad de absorción y distribución de nutrientes y su efecto en el rendimiento de grano de clones de cacao de sabor y aroma finos.

Materiales y métodos

La investigación tuvo desarrollo en el centro experimental de la Federación Nacional de Cacaoteros de Colombia (Fedecacao), localizado en el municipio de Miranda, departamento del Cauca (Colombia), a 3deg; 23' 44" N y 76deg;30' 33" O, a 1039 m. s. n. m. La zona corresponde a Bosque seco Tropical (Bs-T) según la clasificación de las zonas de vida de Holdridge (1967), una precipitación, promedio anual, de 1379 mm, 23 a 28 °C (igAC, 1993). Según las zonas agroecológicas de Fedecacao (2007) este sitio se clasifica como Valle Interandino Seco (VIS).

Los tratamientos fueron diseñados tomando como referencia el nivel de fertilidad natural del suelo (TR) en valores equivalentes de NPK, el cual fue de 49 (N), 23.5 (P) y 146.5 (K). Los demás tratamientos consistieron en incrementos de 25, 50, 75 y 100% de NPK sobre el nivel de fertilidad natural del suelo.Estos tratamientos equivalentes (NPK) consistieron en: T1 = 61 - 29.3 - 183, T2 = 73 - 35.2 - 219.7, T3 = 86 - 41 - 256.4, y T4 = 98 - 47 - 293. Como fuentes de fertilizantes se aplicaron urea (46% N), fosfato diamónico (18 - 46 - 0) y nitrato de potasio (13 - 0 - 44). El diseño experimental fue bloques completos al azar con cinco tratamientos y cuatro repeticiones. La unidad experimental consistió en cuatro árboles de cacao, sembrados a 3 m x 3 m entre plantas x 4 m entre filas, para una densidad de 952 plantas/ha.

Las características físicas y químicas del suelo fueron clasificadas según la metodologías estándar del Laboratorio de Suelos del Centro Internacional de Agricultura Tropical (Salinas y García, 1985) e interpretadas con base en la Quinta Aproximación (ICA, 1992). Las muestras de suelos hasta 25 cm de profundidad (Muñoz, 2001) presentaron las características que aparecen en el Cuadro 1.

Se evaluaron los clones de cacao TSH-565 e ICS-39 (auto-incompatibles), y CCN-51e ICS-95 (auto-compatibles) clasificados como finos de sabor y aroma, con cuatro años de edad y establecidos en campo (Fedecacao,2005). Las dosis de fertilización, de acuerdo con los tratamientos, se fraccionaron en dos épocas del año (mayo y septiembre) para el año cacaotero 2010-2011, 2011-2012 y primer semestre 2013. Los muestreos foliares se realizaron de acuerdo con la metodología propuesta por el INIAP (2006) y consistieron en la recolección de la cuarta hoja de la parte media del árbol de cacao (en total 25 hojas) para determinar los nutrientes: N por el método Kjheldhal; P por descomposición en base seca (550 °C) y colorimetría, Ca2+ y Mg2+, K+, Fe2+, Mn2+, Cu2+, Zn2+ y B en base seca (550 °C) y absorción atómica, S en base humedad, y Na+ por emisión atómica (Salinas y García, 1985). Estas mismas mediciones se realizaron en submuestras de cada repetición y tratamiento tomadas de la mezcla de siete mazorcas (cáscara + almendra) maduras, para lo cual los granos fueron fermentados previamente.

El rendimiento se calculó mediante el producto del número de mazorcas/árbol, el número de granos/mazorca y el índice de grano (IG), cuyos valores fueron obtenidos en cada cosecha por clon y por año cacaotero y multiplicado por la densidad de plantas (952 plantas/ha). Los granos fueron extraídos en forma manual de las mazorcas y separados de la cáscara, antes de proceder a su conteo y pesaje en húmedo. Con esta información se determinó el índice de grano (IG) en gramos utilizando la fórmula propuesta por Allen (1987), así:

El índice de mazorca se determinó contando el número de mazorcas necesarias para obtener 1 kg de grano seco de cacao. Los resultados fueron analizados con el programa estadístico SPSS 20 (IBM, 2011) y consistió en análisis de varianza (Andeva) para determinar las diferencias entre las variables de respuesta, teniendo como fuentes de variación el clon y los tratamiento y sus interacciones; además se realizaron pruebas de comparación de medias por Duncan (P < 0.05) y análisis de regresión lineal modelizado.

Resultados y discusión

Concentración de nutrientes en hojas, cáscara y almendra

Los resultados (Cuadro 2) muestran diferencias altamente significativas (P < 0.01) entre clones en el contenido de N en cáscara y almendra, pero no en hojas. Los tratamientos, por otra parte, fueron significativos (P < 0.01) para N en todas las partes de la planta consideradas en el estudio, mientras que la interacción clon x tratamiento fue significativa (P < 0.01) para cáscara y hoja. Para P se hallaron diferencias (P < 0.01) para clones y clones x tratamiento en hojas y cáscara, pero no en almendra, mientras que el tratamiento afectó el contenido de este nutriente en todas las partes de la planta en estudio. El contenido de K mostró diferencias en cáscara por efecto de clon, tratamiento y su interacción y en todas las partes de la planta por efecto de tratamiento.

Los clones revelaron diferencias en absorción de nutrientes (Figura 1). En el caso de las hojas y la almendra el orden descendente deconcentración fue N > K > P. En la cáscara el orden fue K > N > P; en general, las mayores concentraciones de N y P se presentaron en almendra, K en cáscara y N en hojas.

Por clones, la mayor concentración en cáscara de N se encontró en el clon CCN-51 en el T2 (20.7 g/kg) mientras que los menores valores se presentaron en el clon TSH-565 en el T1 (6.52 g/kg); en almendra la mayorconcentración se halló en el clon ICS-39 en el T2 (24.69 g/kg) y la menor en el TR del clon TSH-565 (19.21 g/kg). Según Sodré (2002) la concentración de este nutriente en hoja se puede considerar bajo en los clones ICS-39 y TSH-565 y normal en ICS-95 y CCN-51. En cáscara, sólo el clon ICS-95 superó los valores encontrados por Santana y Cabala (1982) mientras que los demás presentaron valores bajos; en almendra, los clones superaron los valores reportados por INIAP (2009) y Perea et al. (2011) (Figura 1).

La mayor concentración foliar de P se encontró con el clon CCN-51 en el T3 (2.31 g/ kg) y la menor en el clon ICS-39 en el T4 (1.03 g/kg). En la cáscara, la mayor concentración se observó en el clon ICS-95 en el TR (2.56 g/ kg) y la menor en el clon CCN-51 en el T3 (0.6 g/kg). En almendra, la mayor concentración se presentó en el clon ICS-95 en el T4 (6.55 g/kg) y la menor en el clon CCN-51 en el TR (4.07 g/kg). En este estudio, todos los clones superaron los valores de P hallados por Abreu (1996) y sólo el clon ICS-95 mostro valores similares. Por otra parte, el clon TSH-565 presentó valores normales, mientras que los demás superaron los valores de referencia de Santana y Cabala (1982). En almendra todos los clones superaron los valores de este nutriente reportados por INIAP (2009) y Perea et al. (2011). Es importante mencionar que los mayores valores de P se observaron en almendra en todos los clones, según Marshner (2005) este elemento se acumula especialmente en semillas y flores.

La mayor concentración de K se encontró en hojas del clon CCN-51 (Figura 1) en el T3 (24.22 g/kg) y la menor en el clon ICS-95 en el T4 (7.42 g/kg). En cáscara, la mayor concentración se presentó en el clon ICS-39 en el T1 (54.74 g/kg) y los menores valores se dio en el clon TSH-565 en el T1 (23.45 g/kg). En almendra la mayor concentración se observó en el clon ICS-95 en el T3 (19.14 g/kg) y los menores valores en el clon CCN-51 en el TR (8.58 g/kg). Según Abreu (1996) los valores de K en hojas de los clones en el estudio se consideran normales para los clones ICS-95 y CCN-51 y altos en ICS-39 y TSH-565. En cáscara, sólo el clon TSH-565 presentó valores bajos de K, en los demás éste superó los valores reportados por Santana y Cabala (1982). En almendra los clones superan los valores reportados por INIAP (2009) y Perea et al. (2011). En general los clones auto-compatibles mostraron mayores concentraciones de NPK que los auto-incompatibles debido, posiblemente, a que producen mayor número de flores y demandan más nutrientes para el desarrollo de estas estructuras, condición que garantiza una alta fertilidad (Mora et al., 2011).

Parámetros asociados con rendimiento

Los efectos de clon, tratamiento y la interacción clon x tratamiento fueron significativos (P < 0.01) para índice de grano (IG), índice de mazorca (IM), número de frutos/árbol, número de granos/fruto y rendimiento.

El mayor IG (entre paréntesis) se presentó en el T2 con los clones ICS-39 (2), TSH-565 (1.7) e ICS-95 (1.3) y el clon CCN-51 en el T1 (IG = 1.6). Los menores IG se presentaron en el T3. Los clones CCN-51 y TSH-565 superaron los valores de IG encontrados por Mora et al., (2011); el clon TSH-565 superó los valores de IG propuestos por Fedecacao (2005); por otra parte, los clones ICS-95, CCN-51 e ICS-39 presentaron valores normales. Todos los clones cumplen con la norma NTC-1252 (2003).

El mejor IM (entre paréntesis) lo presentó el clon ICS-39 en el T2 (15), seguido del clon CCN-51 en el T1 (16), TSH-565 en el T2 (16) y el clon ICS-95 en el T2 (25). Los mayores IM se presentaron en los clones ICS-95 (31) y CCN-51 en el T3 (26) e ICS-39 (22) y TSH-565 (21). Los clones ICS-95 y TSH-565 presentaron IM por debajo de los valores reportadospor Fedecacao (2005), lo que significa un menor número de mazorcas para producir 1 kg de grano seco. El clon CCN-51 presentó un IM normal y el clon ICS-39 mayor que el propuesto por Fedecacao (2005), lo que significa que para producir 1 kg de grano seco es necesario un mayor número de mazorcas, como se observa en el análisis de regresión lineal modelizada en la Figura 2.

El promedio (entre paréntesis) de número de frutos por árbol por hectárea y por año cacaotero 2011 - 2012 con mejor rendimiento se presentó en el tratamiento T2 con los clones ICS-95 (36), TSH-565(23), ICS-39 (26) y en el T1 para el clon CCN-51 (34). De la misma manera, el número de granos por fruto, en promedio, fue más alto en el T2 con los clones TSH-565 (36), ICS-39(33), ICS-95(30) y en el T1 para el clon CCN-51(39).

De acuerdo con las variables anteriores, el mayor rendimiento lo mostró el clon CCN-51 en el T1, en el T2 los clones ICS-39 y TSH-565 y finalmente, el clon ICS-95. Los menores rendimientos se presentaron en el TR, para los clones ICS-95, ICS-39, TSH-565 y el clon CCN-51 (Cuadro 3). Los menores valores en el tratamiento TR se pueden considerar normales debido a que no se aplicaron fertilizantes. Es interesante observar que el clon CCN-51 presentó el mayor rendimiento con menor dosis de fertilizante (T1), por lo cual se puede considerar más eficiente en comparación con los demás clones, ya que con menor dosis tiene una mayor productividad por hectárea.

Los rendimientos obtenidos por los clones evaluados superaron en 3%, 6%, 30% y 31% los encontrados por Sáenz (2010) para TSH-565, ICS-39, ICS-95 y CCN-51, respectivamente. Los menores valores de producción en el clon TSH-565 estuvieron asociados, posiblemente, con la auto-incompatibilidad de este material que no garantiza una buena polinización y cuajamiento de mazorcas (Mora et al., 2011).

Los clones auto-compatibles extrajeron mayor cantidad de NPK para producir 1.000 kg de grano seco de cacao (Cuadro 4), No obstante, los v alores de extracción fueron menores que los reportados por Enríquez (1985). Es importante señalar que los resultados consultados en la literatura, muestran valores de extracción de K superiores a los de N, lo que no se observó en el presente estudio y permite concluir que la extracción de nutrientes depende del manejo tanto del cultivo como de la sombra que afecta la cantidad de luz sobre el cultivo (Uribe, 1998).

Conclusiones

  • Los resultados obtenidos para los clones de cacao evaluados evidencian la existencia de un límite en la capacidad de absorción de nutrientes de cada clon, así como un comportamiento diferencial en la distribución de nutrientes en hoja, cáscara y almendra
  • Lo anterior influye en el rendimiento del cacao y sugiere una dosis de nutrientes específica para cada clon, lo que contribuye a optimizar la fertilización, a economizar recursos y a proteger el medio ambiente.

Agradecimientos

Los autores agradecen al grupo de investigación Uso y Manejo de Suelos y Aguas con Énfasis en Degradación de Suelos, de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira y a la Federación Nacional de Cacaoteros de Colombia, Fedecacao.

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