INTRODUCCIÓN

El cacao (Theobroma cacao L.-Malvaceae) es un árbol frutal originario de la selva tropical húmeda en la cuenca del Amazonas [¹]. La investigación genómica indica que la mayor diversidad de T. cacao se encuentra en el Noroeste de América del Sur, señalando esta región como su centro de origen [²]. El cacao fue llevado a Mesoamérica, donde el uso y domesticación pudo haber comenzado hace aproximadamente 3600 años [³. El cultivo se expandió luego a otras regiones, notablemente en el siglo XIX, por lo que en la actualidad es producido en 40 países ubicados en la región tropical de África, Asia y América [⁴].

Costa de Marfil, Ghana, Indonesia, Brasil y Nigeria son los principales productores de cacao en el mundo [⁵]. Los granos de cacao se exportan principalmente a Europa y América del Norte para su procesamiento [⁶]. En el mercado internacional del cacao se comercializan el grano seco, residuos (cáscaras, cortezas, cascarillas y desechos de cacao), pasta, torta, manteca, polvo y chocolate [⁷]. Los mayores consumidores de productos de cacao son Estados Unidos (20%), Alemania (9%), Francia (6%), Reino Unido (6%), Brasil (5%), Rusia (5%) y Japón (4%) [⁸]. En los países en que se cultiva, es una fuente de ingresos para pequeños agricultores, que dependen principalmente del trabajo familiar [⁹]. En Colombia, la cadena productiva del cacao está conformada por aproximadamente 35.000 familias en diferentes regiones del país, que generan aproximadamente 100.000 empleos en actividades de productos intermedios y finales [¹⁰]. Durante el año 2018, Colombia tuvo un área cosechada de 190469 hectáreas (ha) y una producción de 101019 toneladas (t), lo que indica un rendimiento promedio nacional de 0,53 t.ha^-1; la participación del departamento del Caquetá en la producción nacional fue de 1,55%, [¹¹]. Durante el año 2019, el país alcanzó una producción de 59665 t de grano seco [¹²].

La práctica cultural dominante del cultivo de cacao en la Amazonia, implica la tumba y quema de bosques o barbechos, para sembrar especies de sombrío temporal como son el plátano (Musa x paradisiaca L.-Musaceae) y banano (Musa x sapientum L.-Musaceae), y el establecimiento de maderables para sombrío definitivo. Con respecto a los materiales genéticos de cacao, las plantaciones de más de 30 años se establecieron con árboles de origen híbrido resultado de la polinización cruzada entre clones universales introducidos y árboles silvestres. Como innovación tecnológica en el sector, las nuevas plantaciones se han establecido principalmente con los clones TSH-565, ICS-1, ICS-39, ICS-60, ICS-95, EET-8 y CCN-51, injertados en portainjertos de origen híbrido del clon IMC-67.

En la región Amazónica se desconoce el recurso genético de T. cacao correspondiente a materiales autóctonos, adaptados a las condiciones edáficas y climáticas de la región. Personal técnico y científico del Comité de Cacaoteros de Remolinos del Caguán y Suncillas CHOCAGUÁN, seleccionaron a través del modelo de mejoramiento genético participativo, materiales promisorios de cacao provenientes de árboles híbridos de polinización abierta con buena adaptabilidad a los suelos, tolerancia a plagas y enfermedades y altos rendimientos en producción de grano seco, a los cuales se les asignaron los códigos RMC-1, RMC-2, RMC-3, RMC-4 y RMC-5. El objetivo de la presente investigación fue evaluar el comportamiento agronómico de cinco genotipos promisorios de Theobroma cacao L. establecidos en arreglo agroforestal, bajo las condiciones agroecológicas de la Amazonia colombiana.

MÉTODO

El vivero y la parcela experimental se establecieron en la vereda Cuba del corregimiento de Remolinos del Caguán, municipio de Cartagena del Chairá, departamento de Caquetá, ubicado a 00°31'53" de latitud norte y 74°17'48" de longitud oeste (Figura 1). El sitio presenta temperatura media de 29,5°C, precipitación anual de 3800 mm, humedad relativa del 84%, brillo solar de 1700 horas. año^-1, 183 m de altitud y corresponde a la zona de vida Bosque Húmedo Tropical [¹³].

Figura 1 Ubicación geográfica del área de estudio. 

El establecimiento del vivero se realizó en un terreno de 10 x 12 m (120 m²), en el que se construyó un umbráculo con polisombra al 75%. Se prepararon 10 t de sustrato para el llenado de las bolsas y posterior siembra de la semilla, cuyas proporciones fueron 94% de suelo (rico en materia orgánica obtenido en el predio), 3% de mantillo de bosque o capote (fuente de microorganismos benéficos y materia orgánica), 2% de roca fosfórica (Fosforita Huila P₂O₅ 28% y CaO 40%,) y 1% de cascarilla de arroz. Se usaron bolsas con capacidad de 2 kg, con dimensiones de 0,15 mm de espesor, 10 cm de ancho y 30 cm de largo, con perforaciones y fuelle.

El material vegetal usado como portainjerto se obtuvo de semillas certificadas del clon IMC-67 suministradas por la Federación Nacional de Cacaoteros (FEDECACAO), procedentes del Municipio de San Vicente de Chucurí en el Departamento de Santander, las que estaban pregerminadas al momento de siembra. Se realizaron 6 muestreos de la altura (cm) y diámetro a 1 cm del suelo (cm) a cada planta, desde los 17 dds (días después de siembra) hasta los 123 dds, con intervalos de 20 días entre muestreos.

Finalizada la etapa de vivero, se seleccionaron las 2506 plantas que presentaron mayor altura y diámetro del tallo; éstas se llevaron a un campo experimental de 3 ha bajo condiciones de arreglo agroforestal, asociadas con plátano (Musa x paradisiaca) y abarco (Cariniana pyriformis Miers-Lecythidaceae). Se utilizó un Experimento Factorial 7 x 4, en Diseño Completamente al Azar, con Factor A correspondiente a siete clones (RMC-1, RMC-2, RMC-3, RMC-4, RMC-5, ICS-1 e ICS-60) y Factor B que corresponde a cuatro distancias de siembra (3,0 x 3,0 m, 3,5 x 3,5 m, 3,0 x 4,0 m y 4,0 x 4,0 m), para un total de 28 unidades experimentales. Cada unidad experimental correspondió a un área de 1056 m² (24 x 44 m). Diez meses posteriores al trasplante del patronaje de cacao a sitio definitivo, las plantas se injertaron con los genotipos promisorios (RMC-1, RMC-2, RMC-3, RMC-4, RMC-5) y clones universales (ICS-1 e ICS-60) mediante técnica de injerto lateral o aproximación. El material vegetal fue obtenido del jardín clonal a pequeña escala (JCPE) de propiedad del Comité de Cacaoteros de Remolinos del Caguán y Suncillas (CHOCAGUÁN), ubicado en el corregimiento de Remolinos del Caguán, previa estimulación de los árboles mediante poda y fertilización. Transcurridos 30 días desde la injertación, se evaluó el resultado del prendimiento de los injertos para cada uno de los genotipos de cacao, el cual consistió en determinar el estado del material injertado de cada planta, clasificado en yemas latentes (tejido vivo sin desarrollo foliar), brote (inicio de desarrollo de la yema) o muerta (yemas muertas), y se determinó el porcentaje de prendimiento total para cada subparcela experimental.

Para la evaluación agronómica de los clones (promisorios y universales), se desarrollaron dos muestreos no destructivos mediante la selección aleatorizada de cinco plantas por unidad experimental. El primer muestreo se realizó 20 meses posteriores al trasplante en campo (13 meses después de la injertación) y el segundo muestreo 34 meses posteriores a trasplante (27 meses después de la injertación). También, se realizó muestreo destructivo a los 27 meses posteriores a injertación, a una planta por unidad experimental. La biomasa total de las plantas se pesó en fresco (peso húmedo) con balanza de 0,5 kg de precisión, se tomó una muestra de aproximadamente 250 g de cada una de las partes de la planta (tallo, raíz y hojas) y se secó en horno a 60ºC durante 48 horas, posteriormente se estimó el peso seco total de cada parte a partir del porcentaje de humedad calculado. Las variables evaluadas para desempeño agronómico fueron: altura (cm), longitud de injerto (cm), diámetro de portainjerto (cm), número de hojas, área de copa (m²) y peso seco (g).

Las variables agronómicas estudiadas (altura y diámetro del tallo a 1 cm del suelo) en la fase de vivero, se estimaron a partir de la pendiente de regresión lineal respecto al tiempo de evaluación (17, 41, 62, 79, 104 y 123 días después de siembra), y se determinó la relación entre las variables, mediante coeficientes de correlación de Pearson. A las variables de prendimiento de injertos (% de yemas en estado latente, brote y muerto) se les verificaron los supuestos de normalidad y homocedasticidad con las pruebas de Shapiro-Wilks y Levene, respectivamente, y se analizaron mediante prueba de análisis de varianza (ANDEVA) y se realizó una prueba de comparación de medias, en función de los genotipos evaluados, mediante la prueba de comparaciones múltiples LSD de Fisher (p= 0,05). Todas las pruebas estadísticas se realizaron en el programa InfoStat versión 2018 [¹⁴].

Con las variables altura total (cm), longitud de injerto (cm), diámetro del portainjerto (cm), número de hojas y área de copa (m²) se realizó un análisis de conglomerados por el método de Ward y la distancia Euclídea; además, se ajustó un modelo lineal general mixto (MLGM) [Y_ijk=µ+A_i+B_j+(AB)_ij+e_ijk] para analizar el efecto de los factores fijos: genotipo (A: siete genotipos) y distancia de siembra (B: cuatro distancias) con medidas en el tiempo (dos muestreos: 20 y 34 meses después de siembra), y el efecto de sus interacciones (AB). El efecto de las parcelas y subparcelas asociadas a las distancias de siembra dentro de los genotipos se incluyeron como efectos aleatorios. Para las variables longitud de injerto y diámetro de copa, la varianza residual se modeló para contemplar varianzas diferentes (Heterocedasticidad, H) por muestreo y genotipo respectivamente, mientras que la correlación residual para las observaciones sucesivas realizadas sobre una misma planta (ubicada dentro de una subparcela y ésta en una parcela) se examinó mediante un modelo autorregresivo de orden 1 (AR1). Los criterios de Akaike (AIC), Bayesiano (BIC) y LogLik se utilizaron para la selección de la estructura de varianzas y correlaciones residuales [¹⁵]. El análisis se realizó utilizando la función lme en el paquete nlme [¹⁶] en el software R, versión 3.4.4 [¹⁷] y utilizando la interfaz en el software Infostat v. 2018p [¹⁴]. Las diferencias entre las medias de las variables en todos los factores fijos se analizaron con la prueba LSD de Fisher con una significación de p= 0,05.

RESULTADOS

Crecimiento del clon IMC-67

La germinación del clon IMC-67 fue del 95%, lo cual se atribuye a varios factores entre los que se resalta la composición del sustrato, utilización de semillas pregerminadas y las condiciones óptimas del vivero. El índice de desarrollo promedio fue de 0,200 cm.dia^-1 durante los 123 días después de siembra (dds), con menor valor entre los 62 y 79 dds, con un incremento de solo 0,097 cm.dia^-1 y mayor entre 0 y 17 dds con un incremento de 0,680 cm.dia^-1 (Figura 2A). El diámetro a 1 cm de altura, tuvo un incremento de 0,003 cm.dia^-1, con mayor valor de 104 a 123 dds con 0,096 cm.dia^-1 y menor valor de 79 a 104 dds con 0,037 cm.dia^-1 (Figura 2B). En el clon IMC-67 se tuvo un incremento de 0,240 cm.día^-1 para la altura y de 0,002 cm.día^-1 para la circunferencia del tallo [¹⁸]; otros autores reportaron a los 90 dds un diámetro superior (0,710 cm) al encontrado en este estudio (0,580 cm) a los 104 dds, debido al uso de rizobacterias [¹⁹]. En la figura 2C se presenta la correlación entre las variables altura y diámetro del tallo para el clon IMC-67 en condiciones de vivero. El diámetro de la planta es importante en el desarrollo, ya que es el lugar de almacenamiento de nutrientes esenciales que darán lugar a plantas vigorosas y productivas [²⁰].

Figura 2 Crecimiento del clon de portainjerto IMC-67 bajo condiciones de vivero. A. Altura. B. Diámetro. C. Regresión lineal Altura vs. Diámetro. 

Compatibilidad portainjerto-injerto

Los genotipos promisorios regionales y clones universales testigos, presentaron un porcentaje de prendimiento del 95,73%, sin diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) (Figura 3). Los resultados altos en el prendimiento de injertos están relacionados con las buenas condiciones del material vegetal empleado, y están influenciados por factores como la adecuada ejecución de los procedimientos, condiciones de la planta portainjerto, la adecuada alineación de tejidos parenquimatosos, las buenas prácticas agrícolas y la habilidad de los injertadores [²¹].

Figura 3 Compatibilidad de injertos para genotipos promisorios y clones universales injertados en el clon IMC-67. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas según LSD Fisher (p≥0,05). 

En un estudio anterior, determinaron que el porcentaje ideal de prendimiento obtenido con clones ICS-1, ICS-39, ICS-60, ICS-78, ICS-95, TSH-565, TSH-812, IMC-67, CCN-51, EET-8, SCC-59 y SCC-61, injertados mediante la técnica en parche, debe estar alrededor del 95% en portainjertos mayores de 60 días [²²], lo que coincide con el presente estudio, dónde la mayoría de los genotipos presentaron prendimiento superior al 95%, lo que representa una buena compatibilidad entre el material injertado y el patronaje utilizado, sobresaliendo el clon universal de referencia ICS-60 (99,45%) y los genotipos promisorios regionales RMC-3 y RMC-5 (99,17 y 97,51%).

La variable de latencia osciló entre 55,62 y 82,83%, siendo menor en el genotipo RMC-4 y mayor en el RMC-5, respectivamente, con diferencias estadísticamente significativas (p<0,05). Con respecto a la mortalidad, se observó que el material RMC-4 mostró el mayor valor (7,12%) seguido por el RMC-2 (5,01%) sin diferencias estadísticamente significativas (p<0,05), y los de menor valor fueron materiales ICS-60 y RMC-3 con 0,55 y 0,83% respectivamente. Diversos estudios permiten deducir que las diferencias en la formación de brotes en relación con la técnica de injerto, son atribuidas a los factores nutricionales y la cantidad de carbohidratos en la plántula.

Desempeño agronómico de genotipos

Las variables agronómicas a los 20 y 34 meses después de la siembra (mds), obtenidas para los factores muestreo (M), genotipos (G), distancias de siembra (DS) y las interacciones (MxG, GxDS, MxDS y MxGxDS), evidenció que para los factores M y G, las variables altura total (cm), longitud de injerto (cm), diámetro del portainjerto (cm), número de hojas y área de copa (m²), presentaron diferencias estadísticamente significativas (p<0,0001). Por otra parte, se presentaron diferencias estadísticamente significativas entre distancias de siembra para la variable diámetro del portainjerto. En cuanto a las interacciones se presentaron diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) en M x G para todas las variables (p<0,0001), en G x DS para las variables altura total, diámetro de portainjerto y número de hojas, en M x DS para la variable longitud de injerto, y en M x G x DS para las variables diámetro de portainjerto y número de hojas (Cuadro 1).

Cuadro 1 Análisis de varianza de los efectos muestreo (M), genotipo (G), distancia de siembra (DS) y sus interacciones (MxG, GxDS, MxDS y MxGxDS), para variables agronómicas de genotipos a los 34 meses después de la siembra. 

Para el factor genotipo, se encontraron diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) en todas las variables para los dos momentos de evaluación, sobresaliendo en desempeño los genotipos RMC-3 y RMC-4. Los genotipos RMC-2 e ICS-60 presentaron los valores más bajos respecto a las variables evaluadas, resultando estadísticamente diferentes (p<0,05). Con respecto al factor distancias de siembra, se presentaron diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) para las variables evaluadas entre genotipos y tiempos de muestreo, excepto para la variable número de hojas, que no presentó diferencias estadísticas significativas entre los genotipos. La distancia que tuvo mayor efecto positivo sobre las variables evaluadas fue D4 (4,0 x 4,0 m) (Cuadro 2).

Cuadro 2 Desempeño agronómico de genotipos promisorios y clones universales en arreglo agroforestal durante fase de establecimiento. 

** Valores en la columna seguidos por la misma letra no difieren estadísticamente entre tiempos para cada nivel del factor (medias separadas por la prueba LSD, p≥0,05) *** Medias en cada columna seguidas por la misma letra no difieren estadísticamente entre niveles del factor (Prueba LSD, p≥0,05) **** Momentos de muestreo: 1) 20 meses después de siembra, 2) 34 meses después de siembra.

El análisis de conglomerados permitió reconocer tres grupos bien diferenciados. El grupo 3 conformado por los genotipos RMC-2 (D4, D3, D2, D1), RMC-1 (D3), RMC-3 (D2), ICS-60 (D4, D3, D2, D1) y RMC-5 (D2) de bajo desempeño agronómico y con el menor número de hojas. El grupo 1 con desempeño agronómico medio y asociado a las variables diámetro de copa y diámetro de portainjerto conformado por los genotipos ICS-1 (D1, D2 y D3), RMC-4 (D1, D2, D3, D4), RMC-5 (D3, D4), RMC-3 (D1), RMC-1 (D2 y D4) y finalmente, el grupo 2 de alto rendimiento agronómico y con mayor longitud de injerto y altura total conformado por los genotipos RMC-5 (D1), RMC-1 (D1), RMC-3 (D4, D3) e ICS-1 (D4) (Figura 4).

Figura 4 Análisis multivariado (conglomerados método Ward y distancia Euclídea) para variables agronómicas de genotipos a diferentes distancias de siembra. 

El genotipo RMC-4, presentó los mayores valores de biomasa para las variables peso seco de hojas (PSH 610,5 g), peso seco tallo (PST 1890,6 g) y peso seco total (PSTa 2816 g), seguido de los genotipos RMC-2 (579, 1125 y 2059 g, respectivamente) e ICS-1 (400,6, 1437 y 2231 g, respectivamente), sin diferencias estadísticamente significativas (p<0,05). Los menores valores de biomasa se presentaron en los genotipos RMC-1 y RMC-3, seguido de ICS-60 (Figura 5). Estos resultados guardan una relación con los resultados de las variables agronómicas, en cuanto a que los materiales RMC-4 e ICS-1 presentaron en promedio los mayores valores.

Los genotipos RMC-4 e ICS-1 tienen mayor capacidad de fijar C en su biomasa respecto a los demás materiales, lo que representa un valor agregado para los productores de cacao que los adopten en sus sistemas productivos. Los compartimentos de los sistemas agroforestales (SAF) de T. cacao que más carbono almacenan son: suelo (52,61%), biomasa aérea (plantas de cacao y árboles de sombra) (35,86%), raíces gruesas (7,52%), raíces finas (4,15%), necromasa (0,32%) y hojarasca (0,32%) [²³]. En un estudio anterior, determinaron para sistemas agroforestales de cacao, un almacenamiento de 154,91 y 344,24 t C.ha^-1 a los 8 y 16 años de establecidos, respectivamente [²⁴]. Es de mencionar que, la cantidad de C almacenado por un SAF depende de la abundancia de árboles asociados, su estructura y área basal [²⁵].

Figura 5 Producción de biomasa de genotipos establecidos en arreglo agroforestal. 

CONCLUSIONES

Los genotipos promisorios deT. cacao evaluados representan una importante fuente de germoplasma con potencial para su consolidación como clones de rápido desarrollo y producción de biomasa en etapas tempranas de establecimiento, destacándose los genotipos RMC-3, RMC-4 y RMC-5. No obstante, el desempeño agronómico de los genotipos promisorios estuvo condicionado por la distancia de siembra, expresando su mayor potencial a distancia de 4x4 m. Finalmente, se considera necesario el desarrollo de futuros estudios que evalúen la capacidad productiva, el comportamiento fitosanitario de los genotipos promisorios y la producción de biomasa y almacenamiento de C, establecidos en las diferentes distancias de siembra.