Untitled - Fomento Económico de Chiapas, AC

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Untitled - Fomento Económico de Chiapas, AC
REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS
ISSN: 2007-0934
editora en jefa
Dora Ma. Sangerman-Jarquín
editor asociado
Agustín Navarro Bravo
editores correctores
Dora Ma. Sangerman-Jarquín
Agustín Navarro Bravo
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Bernardo Mora Brenes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Costa Rica
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José Sangerman-Jarquín. University of Yale. EE. UU.
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Raymond Jongschaap. Wageningen University & Research. Holanda
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Vic Kalnins. University of Toronto. Canadá
Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. Vol. 5, Núm. 1, 1 de enero - 14 de febrero 2014. Es una publicación sesquimensual editada por el Instituto Nacional
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Alejandra Covarrubias Robles. Instituto de Biotecnología de la UNAM
Alejandra Mora Avilés. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias
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Aurelio León Merino. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas
Bram Govaerts. Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo
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Froylán Rincón Sánchez. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro
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como objetivo difundir los resultados originales derivados de las investigaciones
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Portada: sembradío de cempasúchil en el municipio Nativitas, Texcoco, Estado
de México.
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árbitros de este número
Andrés Cruz Hernández. Universidad Autónoma de Querétaro
Armida Rodríguez Félix. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C.
Consuelo Penella Casan. Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias
Darcy Ríos Leal. Universidad de Concepción, Chile
Dolores Graciela Ávila Quezada. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A. C.
Ernesto González Gaona. INIFAP
Enrique Vázquez García. INIFAP
Federico Castrejón Ayala. Instituto Politécnico Nacional
Héctor Flores Magdaleno. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas
Héctor González Hernández. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas
Héctor Silos Espino. Instituto Tecnológico del Llano
Hermilio Navarro Garza. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas
Humberta Gloria Calyecac Cortero. Universidad Autónoma Chapingo
José Antonio Garzón Tiznado. Universidad Autónoma de Sinaloa
José Antonio Olaeta Coscorroza. Pontifica Universidad Católica de Valparaíso, Chile
José Fernando Grass Ramírez. Universidad del CAUCA, Colombia
José Luis Henríquez S. Universidad de Chile
Juan Guillermo Cruz Castillo. Universidad Autónoma Chapingo
Juan Manuel Pinedo Espinoza. Universidad Autónoma de Zacatecas
Luis Vargas Cartagena. Instituto Nacional de Innovación y Transferencia en Tecnología Agropecuaria, Costa Rica
Lourdes Georgina Iglesias Andreu. Universidad Veracruzana
Mercedes Guadalupe López Pérez. Centro de Investigación y de Estudios Avanzado
Miguel Ángel Magaña Magaña. Instituto Tecnológico de Conkal
Minerva Ramos Gómez. Universidad Autónoma de Querétaro
Netzahualcoyotl Mayek Pérez. Instituto Politécnico Nacional
Ramón Arteaga Ramírez. Universidad Autónoma Chapingo
Rigoberto E. Vázquez Alvarado. Universidad Autónoma de Nuevo León
Rosalía Reynoso Camacho. Universidad Autónoma de Querétaro
Santiago de Jesús Méndez Gallegos. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas
Víctor Hugo Guerra Cobián. Universidad Autónoma de Nuevo León
Waldo Ojeda Bustamante. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
Yolanda Salinas Moreno. INIFAP
CONTENIDO
ARTÍCULOS
♦ CONTENTS
♦ ARTICLES
Página
Distribución temporal y potencial reproductivo de la cochinilla rosada del hibisco (Hemiptera:
Pseudococcidae) en Nayarit, México. ♦ Seasonal distribution and reproductive potential of the pink
hibiscus mealybug (Hemiptera: Pseudococcidae) in Nayarit, Mexico.
Nadia C. García-Álvarez, Mario A. Urías-López, Luis M. Hernández-Fuentes, Jorge A. Osuna-García, Raúl
Medina-Torres y Jesús A. González Carrillo.
5-16
Comportamiento de cultivares de olivo para aceite (Olea europaea L) bajo condiciones desérticas de
Sonora. ♦ Behavior of olive (Olea europaea L) cultivars for oil under deserted conditions in Sonora.
Raúl Leonel Grijalva Contreras, Rubén Macías Duarte, Arturo López Carvajal, Fabián Robles Contreras y José
Cristóbal Navarro Ainza.
Discriminación de tipos de calidad de agua de riego según atributos químicos utilizando una técnica
multivariada. ♦ Discrimination of types of irrigation water quality by chemical attributes using a
multivariate technique.
Javier Lorbes Medina, Yelitza García Orellana, Carlos Ohep y Manuel Milla Pino.
Hallazgos ultraestructurales en lesiones foliares asociadas a ‘vena roja’ en helecho hoja de cuero.
♦ Ultrastructural findings in foliar lesions associated with ‘red vein’ in leather leaf fern.
María del Milagro Granados-Montero, Ethel Sánchez-Chacón, Maribel Vargas-Montero y Cinthya Barboza-Aguilar.
Análisis de las generaciones F1 y F2 de híbridos experimentales y comerciales de sorgo. ♦ Analysis
of the F1 and F2 generations of experimental and commercial hybrid sorghum.
Luis Alberto Hernández Espinal y Tomás Moreno Gallegos.
Análisis de tendencia de las variables hidroclimáticas de la Costa de Chiapas. ♦ Trend analysis of
hydroclimatic variables of the Coast of Chiapas.
Carlos Escalante-Sandoval y Leonardo Amores-Rovelo.
17-27
29-36
37-48
49-59
61-75
Atracción de adultos y preferencia de oviposición de mosquita blanca (Bemisia tabaci) en genotipos
de Capsicum annuum. ♦ Adult attraction and oviposition preference of whitefly (Bemisia tabaci)
in genotypes of Capsicum annuum.
Wilberth Chan Cupul, Esau Ruiz Sánchez, Juan Rogelio Chan Díaz, Luis Latournerie Moreno, Agatha Teresa
Rosado Calderón y Daniel González Mendoza.
77-86
Componentes relacionados con la salud en semillas de frijol de plantas crecidas bajo riego y estrés
hídrico terminal. ♦ Health-related components in plant bean seeds grown under irrigation and
terminal drought stress.
María Guadalupe Herrera Hernández, Jorge Alberto Acosta Gallegos, Rafael A. Salinas Pérez, Ana María Bernardo
Casas y Salvador Horacio Guzmán Maldonado.
Análisis de cuatro variables del período de lluvias asociadas al cultivo maíz de temporal. ♦ Analysis
of four variables associated with rainy seasonal in maize cultivation.
Mauro Íñiguez-Covarrubias, Waldo Ojeda-Bustamante, Carlos Díaz-Delgado y Ernesto Sifuentes-Ibarra.
87-99
101-114
CONTENIDO
♦ CONTENTS
Página
Efecto de dos extractos botánicos en el desarrollo y contenido de polifenoles de ají (Capsicum annuum
L.). ♦ Effect of two botanical extracts in the development and content of polyphenol in chili pepper
(Capsicum annuum L.).
Ricardo Tighe Neira, René Montalba Navarro, Gina Leonelli Cantergiani y Aliro Contreras Novoa.
115-127
Análisis de la calidad sanitaria de nopal verdura en Otumba, Estado de México. ♦ Analysis of the
sanitary quality of nopal in Otumba, State of Mexico.
Juan Gabriel Angeles-Núñez, José Luis Anaya-López, Ma. de Lourdes Arévalo-Galarza, Gabriel Leyva-Ruelas,
Socorro Anaya Rosales y Talina Olivia Martínez-Martínez.
Estimación de la evapotranspiración utilizando un balance de energía e imágenes satelitales.
♦ Estimation of evapotranspiration using energy balance and satellite images.
Víctor Manuel Gordillo Salinas, Héctor Flores Magdaleno, Leonardo Tijerina Chávez y Ramón Arteaga Ramírez.
NOTAS DE INVESTIGACIÓN
129-141
143-155
♦ INVESTIGATION NOTES
Impacto de la salinidad y la temperatura diurna sobre la fluorescencia de la clorofila en fresa.
♦ Impact of diurnal temperature and salinity on chlorophyll fluorescence in Strawberry.
Nazario Francisco-Francisco y Adalberto Benavides-Mendoza.
157-162
Intensificación de la producción en la agricultura orgánica: caso café. ♦ Intensification of production
in organic agriculture: coffee case.
Gerardo Noriega Altamirano, Brenda Cárcamo Rico, Manuel Ángel Gómez Cruz, Rita Schwentesius Rindermann,
Sergio Cruz Hernández, Jesús Leyva Baeza, Eduardo García de la Rosa, Ulises Iván López Reyes y Alexander
Martínez Hernández.
163-169
Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 5-16
Distribución temporal y potencial reproductivo de la cochinilla rosada
del hibisco (Hemiptera: Pseudococcidae) en Nayarit, México*
Seasonal distribution and reproductive potential of the pink hibiscus
mealybug (Hemiptera: Pseudococcidae) in Nayarit, Mexico
Nadia C. García-Álvarez1, Mario A. Urías-López1§, Luis M. Hernández-Fuentes1, Jorge A. Osuna-García1, Raúl Medina-Torres2
y Jesús A. González Carrillo1
Campo Experimental Santiago Ixcuintla-INIFAP. Apartado Postal 100. C. P. Santiago Ixcuintla, Nay. 63300. Tel. 323 235-2031. 2Posgrado en Ciencias Biológico
Agropecuarias-Universidad Autónoma de Nayarit. Ciudad de la cultura “Amado Nervo”, Tepic, Nayarit, México. C. P. 63155. §Autor para correspondencia: urias.
[email protected]
1
Resumen
Abstract
La cochinilla rosada del hibisco (CRH) Maconellicoccus
hirsutus Green es una plaga que ataca una gran variedad de
cultivos, tiene gran capacidad reproductiva y de dispersión.
Los objetivos fueron determinar la fluctuación poblacional
anual, definir el número potencial de generaciones por año y
las zonas de riesgo de la de CRH en Nayarit. La fluctuación
de las poblaciones se obtuvo del monitoreo realizado
durante dos años con tres hospedantes naturales de la plaga.
Para determinar el potencial de generaciones, se utilizó
información de temperaturas de las principales estaciones
climatológicas del estado, los requerimientos de unidades
calor y umbrales de desarrollo de la especie. Las poblaciones
más bajas de la CRH se registraron durante las lluvias de
agosto a octubre, las poblaciones fueron moderadas durante
los periodos de bajas temperaturas de noviembre a febrero.
Los promedios más altos ocurrieron durante el periodo sin
lluvias y con temperaturas relativamente altas de marzo
a junio. En el hospedante silvestre Acacia sp. (“rabo de
iguana”) se registraron las densidades más altas de la plaga
respecto a guanábana y teca. Cuatro localidades de Nayarit
mostraron el mayor potencial reproductivo al registrar
entre 14.4 y 13.2 generaciones por año. De las zonas aún
no invadidas por la plaga, se podrían producir de 7.5 a 11
The pink hibiscus mealybug (PHM) Maconellicoccus
hirsutus Green is a pest that attacks a variety of crops, have
high reproductive capacity and dispersion. The objectives
were to determine the annual population fluctuation, define
the potential number of generations per year and the risk
areas of PHM in Nayarit. The fluctuation of populations was
obtained from the monitoring performed for two years with
three natural hosts of the pest. To determine the potential of
generations, we used temperature data from weather stations
in the state primary, heat units’ requirements and thresholds
for development of the species. Lower populations of PHM
rainfall were recorded during August to October; populations
were moderate during periods of low temperatures from
November to February. The highest average occurred
during the rainless period and relatively high temperatures
from March to June. In the wild host Acacia sp. ("Rabo de
iguana") recorded the highest densities of the pest regarding
soursop and teak. Four towns in Nayarit showed the highest
reproductive potential to record between 14.4 and 13.2
generations per year. In areas not yet invaded by the plague,
it could cause 7.5 to 11 generations per year. The coastal area
where agricultural production is concentrated surface was
increased risk of PHM.
* Recibido: julio de 2013
Aceptado: noviembre de 2013
Nadia C. García-Álvarez et al.
6 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
generaciones por año. La zona costera donde se concentra
la producción agrícola resultó la superficie de mayor riesgo
de la CRH.
Key words: Macconellicoccus hirsutus, generations,
mealybug.
Palabras claves: Macconellicoccus hirsutus, generaciones,
piojo harinoso
Introduction
Introducción
Con la introducción de la cochinilla rosada del hibisco
(CRH) Macconellicoccus hirsutus Green (Hemíptera:
Pseudococcidae), se ha limitado la comercialización
de diversos cultivos y frutales de Nayarit, tales como la
guanábana (Annona muricata L.), el mango (Mangifera
indica L.) La CRH es una plaga cosmopolita, en México
se considera de importancia cuarentenaria y con gran
potencial para dañar la agricultura del país. La presencia de
la CRH impacta al impedir la libre movilización de muchas
especies vegetales a nivel nacional e internacional, así
como por los daños directos que produce en la calidad de la
producción (Hoy et al., 2002; Urías, 2006). En Nayarit la
CRH se detectó en 2004 en Bahía Banderas y actualmente
se encuentra en otros municipios del estado se tienen para
la libre movilización de las cosechas de mango y guanábana
entre otras (Urías, 2006).
La CRH se encuentra en África tropical, Sureste de Asia y
Norte de Australia (Williams, 1986; Williams, 1996; Hoy et
al., 2002). También se ha detectado en las islas del Caribe,
Estados Unidos de América (California), México (Baja
California) y Belice Caribe (Hoy et al., 2002). Esta plaga
ataca tallos, hojas, yemas florales, frutos y raíces en más de
200 especies de plantas como: cítricos, hortalizas, frutales,
especies forestales y ornamentales (Babu y Azam, 1987).
El ciclo completo del insecto dura entre 23 y 30 días y
pueden tener hasta 15 generaciones al año Hoy et al. (2002).
Los huevos son de pigmentación rosada, de textura lisa
y ovales; miden 0.29-0.40 mm de largo y 0.15-0.21 mm
de ancho y su periodo de incubación es de tres a nueve
días (Dutt et al., 1951; Singh y Ghose, 1971; Mani, 1989;
Reddy y Narayana, 1986). Las ninfas están cubiertas con
una capa cerosa blanquecina (Mani, 1989; Meyerdirk et al.,
2003). La proporción de sexos es de 1:1 (Mani, 1989). El
macho presenta cuatro estadios ninfales, mide 1.1-1.5 mm
de longitud y 0.4 mm de ancho, tiene un par de alas y dos
filamentos caudales largos casi del tamaño de su cuerpo
With the introduction of the pink hibiscus mealybug
(PHM) Macconellicoccus hirsutus Green (Hemiptera:
Pseudococcidae), has limited the marketing of various
crops and Nayarit fruit such as soursop (Annona muricata
L.), mango (Mangifera indica L.). PHM is a cosmopolitan
scourge, in Mexico is considered of quarantine and with great
potential to damage the country's agriculture. The presence
of PHM impacts by preventing the free movement of many
plant species at national and international level, as well as
direct damage that occurs in the production quality (Hoy
et al. 2002; Urías, 2006). In Nayarit PHM was detected in
2004 in Bahía Banderas and currently in other municipalities
in the state have for the free movement of crops including
mango and soursop (Urías, 2006).
The PHM is found in tropical Africa, Southeast Asia and
Northern Australia (Williams, 1986; Williams, 1996; Hoy
et al., 2002). Also detected in the islands of the Caribbean,
United States of America (California), Mexico (Baja
California) and Belize Caribbean (Hoy et al., 2002). This
pest attacks stems, leaves, buds, fruits and roots in more
than 200 species of plants such as citrus, vegetables, fruit,
forest and ornamental species (Babu and Azam, 1987).
The complete cycle of the insect lasts between 23 and 30
days and can be up to 15 generations per year Hoy et al.
(2002). Eggs are pink, smooth texture and oval, measuring
0.29 to 0.40 mm long and 0.15 to 0.21 mm wide and its
incubation period is three to nine days (Dutt et al. 1951,
Singh and Ghose, 1971; Mani, 1989; Narayana Reddy,
1986). The nymphs are covered with a whitish waxy
coating (Mani, 1989; Meyerdirk et al., 2003). The gender
ratio is 1:1 (Mani, 1989). The male has four nymphal
stages, measuring 1.1-1.5 mm long and 0.4 mm wide,
has a pair of wings and two long caudal filaments about
the size of your body (Hall, 1921). The female undergoes
three nymphal is soft body and oval, 2 to 3 mm in length
and lacks wings.
In the current issue of PHM is required to generate basic and
applied to increase options integrated pest management,
which were raised by the following objectives: to determine
Distribución temporal y potencial reproductivo de la cochinilla rosada del hibisco (Hemiptera: Pseudococcidae) en Nayarit, México
(Hall, 1921). La hembra pasa por tres estadios ninfales,
es de cuerpo blando y ovalado, de 2 a 3 mm de longitud y
carece de alas.
Ante el problema actual de la CRH, se requiere generar
información básica y aplicada para incrementar opciones del
manejo integrado de la plaga, por lo cual se plantearon los
siguientes objetivos: determinar la fluctuación poblacional
anual de CRH en tres hospederos naturales y definir el
número potencial de generaciones por año y zonas de riesgo
de la de CRH en Nayarit.
Materiales y métodos
Distribución temporal de la cochinilla rosada del
hibisco. Se monitoreó la población de ninfas de la CRH de
septiembre- 2008 a octubre- 2009 y de los machos (adultos) de
marzo- 2009 a octubre-2010. Se utilizaron tres hospedantes
naturales de la plaga: Guanábana (A. muricata Linn.),
Teca (Tectona grandis Linn. F) y la leguminosa Acacia sp.
(“rabo de iguana”), que se seleccionaron por su importancia
frutícola, forestal y hospedante silvestre, respectivamente.
Se utilizó un huerto comercial de guanábana de dos hectáreas
(ha) y un potrero con predominancia de “rabo de iguana”,
ambos predios situados en la cercanía de Las Varas, Nayarit.
En el caso de teca se utilizó una plantación comercial de
tres ha situada en Ruiz, Nayarit. Se realizaron muestreos
quincenales en 10 árboles distribuidos al azar, los cuales se
marcaron para hacer el monitoreo durante el año.
De cada árbol, se seleccionaron cuatro ramas orientadas a cada
punto cardinal y de cada rama se seleccionaron dos brotes; se
cuantificó la presencia de ovisacos, ninfas y hembras adultas
sólo del extremo de los brotes (5 cm). Debido a que los machos
son alados, estos se monitorearon con trampas Jackson y
con una mezcla de dos feromonas de la hembra de CRH:
(R)-lavandulyl (S)-2-methylbutanoate y (R)-maconelliyl
(S)-2-methylbutanoate, (Zhang y Amalin, 2005; Vitullo
et al. (2007). Se colocaron cuatro trampas por huerto y se
cambiaron cada 15 día; una vez colectadas se transportaron al
laboratorio para el conteo de los adultos con un microscopio
estereoscópico marca Zeiss® (mod. Stemi DV4). Los datos
de temperatura y precipitación pluvial se obtuvieron de
las estaciones climatológicas más cercanas a los huertos,
operadas por la Red de Estaciones Climatológicas de Nayarit
del INIFAP (http://clima.nayarit.gob.mx).
7
the annual population fluctuation three PHM natural hosts
and define the potential number of generations per year and
areas at risk of PHM in Nayarit.
Materials and methods
Seasonal distribution of pink hibiscus mealybug.
Population was monitored PHM nymphs September 2008 to
October 2009 and males (adults) from March 2009 to October
2010. We used three hosts of the pest: soursop (A. muricata
Linn.), Teak (Tectona grandis Linn. F) and the legume Acacia
sp. ("Rabo de iguana"), which were selected for their important
fruit, forest and wild host, respectively. We used a commercial
orchard soursop two hectares (ha) and a pasture with a
predominance of "Rabo de iguana", both properties located
in the vicinity of Las Varas, Nayarit. In the case of teak, used
a commercial plantation in three ha located in Ruiz, Nayarit.
Samples were taken fortnightly in 10 randomized trees, which
were marked for monitoring during the year.
From each tree, four branches were selected each cardinal
point oriented and individual industries selected two
outbreaks; quantified ovisacs presence, nymphs and adult
females only end buds (5 cm). Since males are winged, these
traps were monitored Jackson and a mixture of two female
pheromones PHM: (R)-lavandulyl (S)-2-methylbutanoate
and (R)-maconelliyl (S)-2-methylbutanoate (Zhang
and Amalin, 2005; Vitullo et al. (2007). We placed four
traps per orchard and were changed every 15 days, once
collected were transported to the laboratory for counting
adults with a stereoscopic microscope Zeiss® (mod. Stemi
DV4). Temperature data and rainfall were obtained from
the weather stations closest to the orchards, operated by the
Climatological Station Network INIFAP Nayarit (http://
clima.nayarit.gob.mx ).
Potential generations per year and areas at risk of PHM
in Nayarit. In this case we used the information in the
literature on the basic requirements necessary temperature
for insect development (Chong et al., 2008) and information
temperature (maximum and minimum) of the weather
stations of Nayarit National Water Commission (http://
smn.cna.gob.mx). We used only stations that information
recorded at least the past 20 years. For the calculation of
accumulated heat units (UCA) per day for each weather
station, we used the following formula suggested by
Nadia C. García-Álvarez et al.
8 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Potencial de generaciones por año y zonas de riesgo de la
de CRH en Nayarit. En este caso se utilizó la información
existente en la literatura sobre los requerimientos básicos de
temperatura necesarios para el desarrollo del insecto (Chong
et al., 2008) y la información de temperaturas (máximas
y mínimas) de las estaciones climatológicas de Nayarit la
Comisión Nacional del Agua (http://smn.cna.gob.mx). Sólo
se utilizaron las estaciones que registraron información por lo
menos los últimos 20 años. Para el cálculo de unidades calor
acumuladas (UCA) por día de cada estación meteorológica, se
utilizó la siguiente fórmula sugerida por Wagner et al. (1984):
UC= Tmáx+Tmín/2- Tbase; donde: UC= unidades calor;
Tmáx= Temperatura máxima del día; Tmín= temperatura
mínima del día; y Tbase= temperatura base.
Para estimar las unidades calor de cada mes se hizo la
sumatoria del calor de los días del mes correspondiente y
para el cálculo anual se hizo la sumatoria de las unidades
calor de los doce meses del año. Para realizar éstos cálculos
se consideraron los umbrales de temperatura, mínimo (14.5
ºC) y máximo (35 ºC) requeridos para el desarrollo de esta
especie (Chong et al. (2008). Cuando la temperatura ambiental
fue inferior o superior a esos niveles se consideró como no
acumulación de calor durante ese periodo. Finalmente, para
calcular las generaciones potenciales por año de la CRH
en cada estación climática, se dividió el valor de las UCA
acumuladas en el año entre 347 UC, que son las que requiere
la CRH para su desarrollo completo (Chong et al., 2008). Con
esta información se generó un mapa de las áreas con el número
potencial de generaciones que pueden ocurrir en las zonas
invadidas como las actualmente libres de la CRH en Nayarit.
Análisis estadístico. Las variables se analizaron con un
diseño de bloques al azar con cinco repeticiones (árboles),
mediante la utilización del paquete estadístico (SAS,
2002). Se hicieron comparaciones de las poblaciones entre
localidades y hospederos en estudio. Se realizaron los análisis
de varianza y comparación de medias respectivos (Tukey, p≤
0.05). También se realizaron pruebas de correlación entre
variables en los casos que procedió.
Resultados y discusión
Temperaturas. En el primer año en Las Varas, Nayarit
(potrero con “rabo de iguana”), las temperaturas promedio
durante el tiempo de evaluación fueron: la más alta (28.5
ºC) ocurrió en agosto y la más baja (21.8 ºC) en enero. En
Wagner et al. (1984): UC= Tmax+Tmín/2- Tbase, where:
UC= heat units, Tmax= maximum daytime temperature,
Tmin= minimum temperature of the day, and Tbase= base
temperature.
To estimate heat units each month was the sum of the heat
of the days of the relevant month and the annual estimate
was the sum of heat units of the twelve months of the year.
To perform these calculations were considered temperature
thresholds, minimum (14.5 °C) and maximum (35 °C)
required for the development of this species (Chong et al.
(2008). When ambient temperature was lower or higher than
those levels considered as heat accumulation during that
period. Finally, to calculate the potential annual generation
of PHM in each climate station divided UCA value over the
year between UC 347, which is required for PHM growing
(Chong et al., 2008). With this information we generated a
map of the areas with the potential number of generations
that can occur in invaded areas as currently free of PHM in
Nayarit.
Statistical analysis. Variables were analyzed with a
randomized block design with five replicates (trees), using
the statistical package (SAS, 2002). Comparisons were
made between locations and populations studied hosts. We
performed the analysis of variance and mean respective
(Tukey, p≤ 0.05). In addition, tests of correlation between
variables in cases proceeded.
Results and discussion
Temperatures. During the first year in Las Varas,
Nayarit (pasture with "Rabo de iguana"), average
temperatures during the evaluation period were highest
(28.5 °C) occurred in August and the lowest (21.8 °C)
in January. In Altavista, Nayarit (soursop orchard) the
highest temperature (30.1 °C) was recorded in June
and the lowest (20.8 °C) in December. In Rosamorada,
Nayarit (teak plantation) highest average temperature
(28.9 °C) occurred in July and the lowest (20.8 °C) in
December. In the second year, the highest temperature in
Las Varas was recorded in June and August (27.8 °C) and
lowest in January (22.0 °C). In Altavista the highest
occurred in August (27.7 °C) and lowest in February (20.3
°C). In Rosamorada the highest temperature occurred in
August (28.2 °C) and the lowest (20.3 °C) in February
(Table 1).
Distribución temporal y potencial reproductivo de la cochinilla rosada del hibisco (Hemiptera: Pseudococcidae) en Nayarit, México
Altavista, Nayarit (huerto de guanábana) la temperatura más
alta (30.1 ºC) se registró en junio y la más baja (20.8 ºC) en
diciembre. En Rosamorada, Nayarit (plantación de teca) la
temperatura promedio más alta (28.9 ºC) ocurrió en julio y
la más baja (20.8 ºC) en diciembre. En el segundo año, la
temperatura más alta en Las Varas, se registró en junio y agosto
(27.8 ºC) y la más baja en enero (22.0 ºC). En Altavista la más
alta ocurrió en agosto (27.7 ºC) y la más baja en febrero (20.3
ºC). En Rosamorada la temperatura más alta ocurrió en agosto
(28.2 ºC) y la más baja (20.3 ºC) en febrero (Cuadro 1).
9
Population fluctuation of PHM in 2008-2009. Population
in the host wild PHM was statistically different between
sampling dates during the year. Population patterns of PHM
were highly variable during the year but with similar trends
between the biological states. Ovisacs averages, nymphs
and females (adults) remained below two copies / outbreak
during most of the year (Figure 1). Higher values of each
biological were recorded from April to June, the highest
densities occurred on June 1 with 1.4 ovisacs / bud, 7.7
nymphs / shoot and 2.3 females / shoot (Figure 1).
Cuadro 1. Temperaturas (°C) promedio por localidad. Nayarit, 2008-2010.
Table 1. Temperatures (°C) averaged per location. Nayarit, 2008-2010.
Oct.
Nov.
Dic.
Ene.
Feb.
Mar.
Abr.
May.
Jun.
Jul.
Ago.
Sept.
27.5
25.0
22.0
21.8
21.9
23.8
23.5
27.0
27.7
28.4
28.5
28.2
Altavista
2008-2009
26.9
23.6
20.8
20.9
21.0
23.1
22.8
26.1
30.1
27.9
28.0
27.9
Rosamorada
Las Varas
27.3
23.5
20.8
21.1
21.1
23.3
24.1
28.1
28.7
28.9
28.7
28.1
27.3
25.3
21.8
22.0
21.3
22.4
24.1
25.4
27.8
26.7
27.8
27.3
Fluctuación poblacional de la CRH en 2008- 2009.
La población de CRH en el hospedero silvestre fue
estadísticamente diferente entre fechas de muestreo durante
el año. Los patrones de población de la CRH fueron muy
variables durante el año pero con tendencias similares entre
los estados biológicos. Los promedios de ovisacos, ninfas
y hembras (adultas) se mantuvieron por debajo de dos
ejemplares/brote durante la mayor parte del año (Figura 1).
Los valores más altos de cada estado biológico se registraron
de abril a junio; las densidades más altas ocurrieron el uno de
junio con 1.4 ovisacos/brote, 7.7 ninfas/brote y 2.3 hembras/
brote (Figura 1).
Las poblaciones de CRH en teca se registraron sólo de
octubre 2008 a enero 2009, con promedios casi siempre
inferiores a un ejemplar por rama. Las densidades más
altas fueron en diciembre, con 0.8, 0.9 y 0.22 ovisacos,
ninfas y hembras adultas/rama, respectivamente (Figura
2). En guanábana, sólo se registraron ovisacos en diciembre
(0.01/rama), las ninfas en octubre y marzo (0.01/rama, y las
hembras adultas (0.02/rama) sólo en diciembre.
10
8
Altavista
2009-2010
26.9
24.0
21.2
20.9
20.3
21.8
23.7
24.6
27.3
26.6
27.7
27.1
Rosamorada
27.3
23.8
20.7
20.5
20.3
21.5
23.9
25.8
28.5
27.2
28.2
27.8
Adultos
Ovisacos
Ninfas
Temp
30
28
Temperatura (°C)
Las Varas
CRH/rama
Mes
6
26
4
24
2
22
0
Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep
Fecha de muestreo
20
Figura 1. Poblaciones de CRH en “rabo de iguana”. Las Varas,
Nayarit. 2008-2009.
Figure 1. Populations of PHM in "Rabo de iguana" Las Varas,
Nayarit. From 2008 to 2009.
PHM populations in teak recorded only from October
2008 to January 2009, averaging almost always less than
one per branch. The highest densities were in December,
0.8, 0.9 and 0.22 ovisacs, nymphs and adult females /
branch, respectively (Figure 2). In soursop, only recorded
Nadia C. García-Álvarez et al.
10 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Temp
28
28
CRH/rama
CRH/rama
Temperatura (°C)
Temperatura (°C)
1.50
1.50
26
26
1.001
24
24
0.50
0.50
Adultos
10
10
Adultos
Ovisacos
10
Adultos
Adultos
Ovisacos
Ovisacos
Ninfas
Ninfas
Temp
Temp
10
Adultos
Ovisacos
Ninfas
8
Ovisacos
Ninfas
Ninfas
Temp
Temp
22
22
30
8
20
20
Temperatura (°C)
CRH/rama
CRH/rama
6
Oct
Dic Ene
Ene
FebMar
MarAbrAbrMayMay
28
8 Feb
Oct Nov
Nov Dic
Jun Jun
Jul Jul
Ago Ago
Sep
6
Fecha de
muestreo
6
Fecha de muestreo 4
26
6
30
28
28
28
26
26
CRH/rama
Figura 2. Distribución anual de CRH en teca. Las Varas,
Nayarit. 2008-2009.
Figure 2. Annual distribution of PHM in teak. Las Varas,
Nayarit. From 2008 to 2009.
Fecha de muestreo
4
4
4
2
0
2
0
0
0
24
2
2
Oct
Nov
Dic
Oct
Nov
Dic
Ene
Feb
Mar
Oct
Nov
Dic
24
24
22
22
22 Feb
Ene
Population fluctuation of PHM in 2009-2010. In the case
of "Rabo de iguana" immature populations showed a similar
pattern between them during the year. In general there are
two stages in mealybug populations: July 1 to December
with low populations below two individuals/branch and a
period of population increase from January to May (Figure
3). The populations were highest on May 15 with 6.2 ovisacs/
outbreak, 16.8 nymphs/shoot and 8.2 adult females/shoot
(Figure 3). The stage of population increase was notorious
because it coincided with the increase in temperature during
the same period. Falling June populations, even at high
temperatures, due to the effect of drought since the bushes
did not produce new shoots. Moreover, the onset of rains in
July occurred regrowth of plants, but the population of PHM
did not recover due to the effect of rainfall.
Temp
30
30
8
CRH/rama
0.000
in December ovisacs (0.01/rama) nymphs in October and
March (0.01/rama, and adult females (0.02/rama) only in
December.
30
30
Mar
Abr May Jun
Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep
Fecha de 20
muestreo
Abr May
Jun deJulmuestreo
Ago Sep
Fecha
Jul
20 Ago Sep
26
24
22
Jul Ago Sep
20
20
Fecha deen
muestreo
Fluctuación poblacional de la CRH
2009-2010. En el caso
de “rabo de iguana”, las poblaciones de inmaduros presentaron
un comportamiento similar entre ellos durante el año. En
Adultos
Ovisacos
Ninfas
general se observan dos etapas en las poblaciones de cochinilla
20
20
Adultos
rosada: una de julio a diciembre con poblaciones bajas
Ovisacos
Ninfas
inferiores a dos individuos/rama y un periodo de incremento
Temp
16
16
poblacional de enero a mayo (Figura 3). Las poblaciones más
altas se registraron el 15 de mayo con 6.2 ovisacos/brote, 16.8
12
12
ninfas/brote y 8.2 hembras adultas/brote (Figura 3). La etapa
de incremento poblacional fue notoria porque coincidió con
88
el incremento de temperaturas durante ese mismo periodo. La
caída de las poblaciones de junio, aun con altas temperaturas, se
44
debió al efecto de la sequía ya que los arbustos no produjeron
Fecha de muestreo
nuevos brotes. Por otra parte, al inicio de lluvias en julio
0
Fecha de muestreo
0
Fecha
de
muestreo
Oct
Nov
Dic
Ene Feb
Feb Mar
Mar Abr
Abr May
May Jun
Jun
ocurrieron rebrotes de las plantas, pero la población de CRHFecha de muestreo Oct Nov Dic Ene
Fecha de muestreo
Fecha de muestreo
ya no se recuperó debido al efecto de las lluvias.
4
28
26
8
24
4
Oct
Nov
0
28
22
Para el segundo año no se detectó la plaga en guanábana ni
en teca. Se considera que las bajas poblaciones registradas en
esos hospedantes, se debieron como resultado de la liberación
de insectos benéficos, actividad enfocada principalmente a
especies de importancia económica para el estado y realizada
por el Comité estatal de Sanidad Vegetal de Nayarit. Al ser
“rabo de iguana” un hospedero silvestre y sin control biológico
inducido, las poblaciones de la cochinilla se desarrollaron
con mayor facilidad y pudieron ser detectadas prácticamente
durante todo el año en este hospedero.
Fluctuación poblacional de adultos (machos) en 20092010. Las capturas de machos en trampas con feromona
fueron muy variadas entre hospedantes y entre fechas de
muestreo. En ambos años de estudio, en el arbusto “rabo de
iguana” fue donde mayor cantidad de adultos se capturaron
Oct Nov
Ene Feb
28
26
24
26
24
22
26
24
26
26
24
24
22
22
22
22
Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul20 Ago Sept
Oct Nov Dic
Mar Abr May Jun Jul20 Ago Sept
0
Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul20 Ago Sept
Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sept
0
28
28
30
28
4
4
0
12
30
30
30
30
Temp
30
Temp
Temperatura (°C)
8
CRH/rama
12
CRH/rama
CRH/rama
8
8
CRH/rama
CRH/rama
CRH/rama
12
12
Ninfas
Temp
Temperatura (°C)
16
Ninfas
Temp
16
16
16
Ovisacos
Ninfas
Temperatura (°C)
20
Adultos
Ovisacos
Adultos
Ovisacos
Temperatura (°C)
Adultos
20
20
Adultos
20
Ovisacos
Ninfas
Temp
Temperatura
(°C)
Temperatura
(°C)
Ninfas
Temperatura (°C)
Ovisacos
Temperatura (°C)
Adultos
Temperatura (°C)
2.002
20
Jul Ago
Ago Sept
Sep
Jul
20
20
Figura 3. Poblaciones de CRH en “Rabo de iguana”. Las Varas,
Nayarit. 2009-2010.
Figure 3. Populations of PHM in "Rabo de iguana". Las Varas,
Nayarit. From 2009 to 2010.
For the second year was not detected the pest in guava and
teak. It is considered that the low recorded in these host
populations, were due as a result of the release of beneficial
insects, activity focused primarily economically important
species for the state and by the State Committee of Nayarit
Plant. Being "Rabo de iguana" a wild and uncontrolled host
induced biological, mealybug populations developed more
easily and could be detected almost throughout the year in
this host.
Population fluctuation of adults (males) in 2009-2010.
Catches of males in pheromone traps were varied between
hosts and between sampling dates. In both years of study, in
Distribución temporal y potencial reproductivo de la cochinilla rosada del hibisco (Hemiptera: Pseudococcidae) en Nayarit, México
(Figuras 4 y 5). En el primer año (2009), se registraron dos
picos de captura de adultos en mayo y diciembre (1694 y
1739 por trampa, respectivamente (Figura 5). En el segundo
año de monitoreo (2010) los valores más altos se registraron
en marzo y junio con 1 748 y 1 065 adultos por trampa,
respectivamente (Figura 6). En “rabo de iguana” las capturas
de machos en ambos años fueron casi siempre superiores
a los 300 adultos por trampa, mientras que en guanábana y
“teca” casi nunca se rebasó esa cantidad. El valor más alto
registrado en teca fue al finalizar julio de 2010, con 529
machos capturados por trampa (Figura 5).
360
360
0
00
0
Mar
Mar
Mar
Abr
May
360
0
Mar
Jun
Abr
Jul
May
Ago
Mar
Jun
Sep
Abr
Jul
Oct
Guanábana
Teca
May
Ago
Nov
Jun
Sep
Jul
Oct
Teca
1440
1440
Figura 4. Captura de adultos
CRH en tres hospederos
Fechade
dela
muestreo
de Nayarit. 2009.
Figure 4. Capture adult PHM three hosts of Nayarit. 2009.
Los patrones de capturas de machos, fueron similares a los de
estados inmaduros, en ambos casos las mayores poblaciones
fueron en la época seca y calurosa del año (abril junio),
mientras que las más bajas ocurrieron de agosto a noviembre.
Estos resultados coinciden parcialmente con los obtenidos
por González-Gaona et al. (2010), quienes indicaron que el
periodo de máxima actividad de M. hirsutus en el área de
estudio ocurrió de mediados de mayo a mediados de julio,
precedido de un periodo de actividad moderada de principios
de marzo a principios de mayo. Asimismo, Zhang y Amalin
(2005) y Vitullo et al. (2007) señalan que en Florida (EE.
UU.) la máxima actividad de M. hirsutus ocurrió a mediados
del verano.
Densidad de las poblaciones de cochinilla rosada. En
ambos años de estudio, el promedio anual de la densidad
de cada estado biológico de la CRH fue significativamente
diferente entre hospedantes. En 2008-2009 el promedio más
alto de ovisacos fue significativamente más alto en “rabo de
iguana” respecto a los otros dos hospedantes; la densidad
más baja se registró en guanábana (Cuadro 2). La densidad
de ninfas y hembras adultas fue también significativamente
1080
720
360
0
Sep
Oct
Nov
Machos (adultos)/trampa
1440
1440
1080
720
1440
1080
720
360
0
Ene
Feb
Guanábana
Teca
360
0
360
360
Fecha de muestreo
FechaNov
deOct
muestreo
Abr
Ago Sep
Oct
Dic Nov
Abr May
May Jun JunJul Jul
Ago
Sep
Fecha de muestreo
Fecha de muestreo
Machos (adultos)/trampa
720
720
00
Guanábana
1800
1080
1080
Ago
Nov
Rabo de
Robo
deIguana
Iguana
Guanábana
Guanábana
Teca
Teca
1800
Rabo de Iguana
1800
Rabo de Iguana
Machos (adultos)/trampa
720
720
Machos (adultos)/trampa
Machos (adultos)/trampa
720
1080
1080
Mar
Ene
Abr
Feb
May
Jun
Fechas de muestreo
EneEneFebFebMarMarAbr AbrMayMayJun Jun Jul
Fecha de muestreo
Ene
Mar
Abr
Jul
Feb
May
Ago
Mar
Jun
Sep
Abr
Jul
May
Ago
Fechas de muestreo
JulAgoAgoSep SepOct Oct
30
30
25
25
y=y1.0642x
+ 13.126
= 1.0642x + 13.126
R2= 0.9656
R² = 0.9656
20
20
15
15
5.00
5.00
7.50
7.50
10.00
12.50
10.00
12.50
Número de generaciones/año
Jun
Sep
Jul
Oct
OctFechas de muestreo
Figura 5. Captura de machos
demuestreo
la CRH en tres hospederos
Fechas de
de Nayarit. 2010.
Figure 5. Captures of males of PHM on three hosts of Nayarit.
2010.
Temperatura (°C)
360
360
1080
1440
1440
Guanábana
Teca
Temperatura (°C)
720
720
1440
Machos (adultos)/trampa
Machos (adultos)/trampa
1080
1080
Machos (adultos)/trampa
Machos (adultos)/trampa
Machos (adultos)/trampa
1800
Rabo de Iguana
1800
1800
Rabode
de Iguana
Robo
Iguana
Guanábana
Guanábana
Teca
Teca
Rabo1800
de Iguana
Guanábana
Rabo1800
de Iguana
1440
1440
the bush "Rabo de iguana" was where the greatest number
of adults captured (Figures 4 and 5). In the first year (2009),
were two adults capture peaks in May and December (1694
and 1739 per trap, respectively (Figure 5). During the
second year of monitoring (2010) the highest values were
recorded in March and June 1748 and 1065 adults per trap,
respectively (Figure 6). In "Rabo de iguana" catches of males
in both years were almost always over 300 adults per trap,
whereas in soursop and "teak" almost never exceeded that
amount. The highest value was recorded at the end teak July
2010, with 529 males captured per trap (Figure 5).
Teca
Guanábana
Rabo de Iguana
1800
1800
11
15.00
15.00
Número de generaciones/año
Figura 6. Dispersión entre generaciones de la CRH y la
temperatura media.
Figure 6. Dispersion between generations of PHM and the
average temperature.
The captures of male patterns were similar to those of
immature stages, in both cases the largest populations were
in the dry and hot season of the year (April-June), while the
lowest occurred from August to November. These results
partially coincide with those obtained by González-Gaona
et al. (2010), who indicated that the period of maximum
activity of M. hirsutus in the study area occurred from mid-
Nadia C. García-Álvarez et al.
12 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
más alta en “rabo de iguana” que en teca o que en guanábana.
El total de los estados biológicos de esta plaga fue más alto en
“rabo de iguana” (2.92 cochinillas/brote), mientras que el más
bajo (0.03 cochinillas/rama) ocurrió en guanábana (Cuadro 2).
En el segundo año de estudio (2009-2010) sólo se registraron
poblaciones en “rabo de iguana” (Cuadro 2). Al no registrarse
poblaciones de cochinilla en teca ni en guanábana, obviamente
la cantidad de ovisacos, ninfas y hembras adultas fue más alta
en rabo de iguana, que en guanábana o que en teca (Cuadro 2).
May to mid-July, preceded by a period of moderate activity
in early March to early May. Similarly, Zhang and Amalin
(2005) and Vitullo et al. (2007) note that in Florida (USA) the
maximum activity of M. hirsutus occurred in mid-summer.
Mealybug populations density. In both years of study, the
annual average density of each biological state of PHM
was significantly different between hosts. In 2008-2009 the
highest average ovisacs was significantly higher in "Rabo de
Cuadro 2. Densidades de cochinilla rosada (±EE) por brote en Nayarit.
Table 2. Mealybug densities (± SE) per shoot in Nayarit.
Hospedero
Ovisacos
“Rabo de iguana”
Teca
Guanábana
0.38 (1.3) a
0.12 (1.3) b
0.01 (1.3) c
“Rabo de iguana”
Teca
Guanábana
1.23 (0.07) a
0.00 (0.07) b
0.00 (0.04) b
Ninfas
2008-2009
2.10 (0.09) a
0.19 (0.09) b
0.01 (0.09) b
2009-10
5.73 (0.19) a
0.00 (0.19) b
0.00 (0.11) b
Medias por columna y año con la misma literal, son estadísticamente iguales (Tukey, p≤ 0.05).
La densidad de la población de cochinilla rosada en sus
diferentes estados biológicos fue significativamente
diferente durante los dos años de muestreo en los tres
hospederos evaluados. En 2009-2010 se presentaron las
poblaciones más altas de cochinilla (Cuadro 3).
Adultos (♀)
Total
0.45 (0.02) a
0.09 (0.02) b
0.01 (0.02) c
2.92 (0.13) a
0.40 (0.13) b
0.03 (0.13) c
1.68 (0.08) a
0.00 (0.08) b
0.00 (0.05) b
8.64 (0.33) a
0.00 (0.33) b
0.00 (0.19) b
iguana" with respect to the other two hosts, the lowest density
was recorded in soursop (Table 2). The density of nymphs
and adult females was also significantly higher in "Rabo de
iguana" in teak or that soursop. The total biological states of
this pest was higher in "Rabo de iguana" (2.92 mealybugs/
Cuadro 3. Población de cochinilla rosada (±EE) por brote de todos los hospederos en Nayarit.
Table 3. Mealybug population (± SE) per shoot of all hosts in Nayarit.
Año
2009-2010
2008-2009
Ovisacos
0.24 (0.03) a
0.06 (0.03) b
Ninfas
1.10 (0.09) a
0.35 (0.08) b
Medias por columna con la misma literal, son estadísticamente iguales (Tukey, p≤ 0.05).
Potencial de generaciones por año de la CRH en Nayarit.
Las estaciones climatológicas situadas en El Carrizal
(municipio del Nayar), San José del Valle (Bahía Banderas),
Santiago Ixcuintla (S. Ixcuintla) y Chapalanga (El Nayar),
presentaron las mayores temperaturas promedio y por lo
tanto la mayor acumulación de unidades calor durante el año.
Estas fueron: 28.3, 27.9, 27.2 y 27.4 ºC; 5,000.5, 4,891.0,
4653.8 y 4562.5 UC, respectivamente. De ésta manera, el
total de generaciones potenciales por año, en la cercanía de
estas estaciones climatológicas fueron de 14.4, 14.1, 13.4 y
13.2 para cada estación, respectivamente (Cuadro 4).
♀ adultos
0.33 (0.03) a
0.06 (0.03) b
Total
1.70 (0.13) a
0.48 (0.13) b
shoot), while the lowest (0.03 mealybugs/branch) occurred
in soursop (Table 2). In the second year of study (20092010) populations were only "Rabo de iguana" (Table 2).
By not registering mealybug populations in teak or soursop,
obviously the amount of ovisacs, nymphs and adult females
was higher in Rabo de iguana, that soursop or teak (Table 2).
The population density of mealybug in different biological
states was significantly different during the two years
of sampling in the three hosts tested. In 2009-2010 were
presented higher mealybug populations (Table 3).
Distribución temporal y potencial reproductivo de la cochinilla rosada del hibisco (Hemiptera: Pseudococcidae) en Nayarit, México
13
Cuadro 4. Acumulación de unidades Calor y potencial de generaciones de la CRH en las estaciones climatológicas de Nayarit.
Table 4. Accumulation of heat units and potential generations of PHM in the weather stations of Nayarit.
Estación Climatológica
Acaponeta
Ahuacatlán
A. de Cañas
Cacalután
Capomal
Cerro Blanco
Chapalanga
Cuastecomatillo
Cucharas
C. de Huicicila
Despeñadero
Gpe. Victoria
El Carrizal
El Naranjo
El Refilión
El Tizate
El Verdineño
Huajicori
Huajimic
Huaynamota
Ixtlán del Río
Jalcocotán
Jumatan
La Estancia
Las Gaviotas
M. de P. y Pablo
Mexcaltitán
Miravalles
Pajaritos
Palmar de Cuautla
Paso de Arocha
Presa del Baño
Puerta de P.
Rosamorada
San Blas
San J. del Valle
San Juan Peyotán
San Marcos
San Pedro
Santiago Ixc.
Tecuala
Tepic (SMN)
Tetitlán
Valle de B.
Zacualpan
*No existen datos.
Municipio
Acaponeta
Ahuacatlán
A. de Cañas
Ixtlán del Rio
Santiago Ixc.
S. M. del Oro
El Nayar
S. P. Lagunillas
Huajicori
Compostela
El Nayar
San Blas
El Nayar
Ruiz
Compostela
Santiago Ixc.
Santiago Ixc.
Huajicori
La Yesca
El Nayar
Ixtlán del Río
San Blas
Tepic
Huajicori
Compostela
Acaponeta
Santiago Ixc.
Compostela
Acaponeta
Santiago Ixc.
Compostela
Tepic
Ruiz
Rosamorada
San Blas
B. de Banderas
El Nayar
Compostela
Ruiz
Santiago Ixc.
Tecuala
Tepic
Ahuacatlán
Bahía de B.
Compostela
Altura (msnm)
31
890
1029
900
27
1000
320
720
830
960
340
*
*
230
800
19
*
80
1150
450
920
200
371
90
50
820
4
1000
245
2
20
840
110
44
4
20
400
3
24
11
40
917
766
60
20
Temp. media
25.1
22.9
23.2
24.5
26.2
21.0
27.4
23.8
25.9
21.8
26.6
25.6
28.3
27.2
21.3
26.4
26.3
26.7
21.1
25.2
21.1
22.8
23.9
26.0
26.2
24.2
25.9
22.4
25.1
25.6
25.2
22.1
25.0
25.7
26.2
27.9
25.5
25.9
25.6
27.2
25.0
21.0
23.5
26.5
25.0
UCA (GD)
3869.0
3066.0
3248.5
3650.0
4270.5
2646.3
4562.5
3394.5
4161.0
2664.5
4398.3
4051.5
5000.5
4635.5
2828.8
4343.5
4307.0
4434.8
2901.8
3905.5
3266.8
3029.5
3431.0
4179.3
4270.5
3558.8
4161.0
2883.5
3850.8
4051.5
3923.8
2792.3
3832.5
4106.3
4252.3
4891.0
4015.0
4161.0
4051.5
4653.8
3832.5
2609.8
3303.3
4380.0
3814.3
Generaciones/año
11.15
8.84
9.36
10.52
12.31
7.63
13.15
9.78
11.99
7.68
12.68
11.68
14.41
13.36
8.15
12.52
12.41
12.78
8.36
11.26
9.41
8.73
9.89
12.04
12.31
10.26
11.99
8.31
11.1
11.68
11.31
8.05
11.04
11.83
12.25
14.1
11.57
11.99
11.68
13.41
11.04
7.52
9.52
12.62
10.99
14 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Por otra parte las estaciones con menor temperatura
durante el año fueron: Tepic, Cerro Blanco y Cumbres de
Hucicila, (Municipios de Tepic, Santa María del Oro y
Compostela, respectivamente). Por lo tanto acumularon
menor cantidad de unidades calor y teóricamente se
tendría menor producción de generaciones de CRH por
año con 7.5, 7.6 y 7.7, respectivamente (Cuadro 1). Si se
considera que las estaciones climatológicas están situadas
en poblaciones relacionadas con la actividad agropecuaria,
debería esperarse que en las zonas de importancia agrícola
o forestal pudieran ocurrir por lo menos siete y medio
generaciones por año de la CRH en Nayarit. Sin embargo
debe tomarse en cuenta que la predicción del número
potencial de generaciones de CRH, la mayoría de las
estaciones proyectan más de 10 generaciones por año
(Figura 7).
Las estaciones climatológicas se encuentran a diferentes
alturas sobre el nivel del mar (asnm), y en ellas ocurren
diferentes temperaturas promedio durante el año. Esto
influyó en el número de generaciones de CRH ya que la
relación entre altura sobre el nivel del mar y número de
generaciones por año fue negativa y significativa (r=- 0.79,
Pr< 0.0001). Esto indica que las estaciones climatológicas
con mayor asnm resultaron con menor número de
generaciones por año. Esto se explica porque la altura en
que se sitúa cada estación climatológica determina las
temperaturas de la misma durante el año. De esta manera,
la correlación entre temperatura y número de generaciones
de la CRH resultó positiva y significativa (r= 0.9656, Pr<
0.0001), por lo tanto en las estaciones climatológicas
con mayor acumulación de unidades calor, se obtuvieron
mayor número de generaciones por año (Figuras 6 y 7).
Estos datos son de importancia porque en municipios en
los que aún no se detecta la CRH, presentan condiciones
altamente favorables para la reproducción de la especie.
Esto es particularmente importante si se considera que en
esos lugares se cuenta con una amplia gama de cultivos
hospedantes naturales de CRH.
Actualmente la plaga se encuentra distribuida en los
municipios de Bahía de Banderas y Compostela en el
Sur de la entidad, así como en Acaponeta, Huajicori,
Rosamorada, Ruiz, Santiago Ixcuintla, San Blas, Tecuala
y Tuxpan en el norte del estado, las cuales se consideran
zonas “en control fitosanitario”. También se ha detectado
en pocos casos la presencia de la plaga en el municipio de
Amatlán de Cañas y Ahuacatlán, así como en zona urbana
Nadia C. García-Álvarez et al.
Potential of generations per year of PHM in Nayarit.
Climatological stations located in El Carrizal (Nayar
Township), San José del Valle (Banderas Bay), Santiago
Ixcuintla (S. Ixcuintla) and Chapalanga (El Nayar) had
the highest average temperatures and therefore the greater
accumulation of heat units during the year. These were: 28.3,
27.9, 27.2 and 27.4 ºC, 5000.5, 4891.0, 4653.8 and 4562.5
UC, respectively. In this way, the total potential generations
per year, in the vicinity of these weather stations were 14.4,
14.1, 13.4 and 13.2 for each station, respectively (Table 7).
Moreover, the stations with lower temperatures during the
year were: Tepic, Cerro Blanco and Summits Hucicila,
(municipalities of Tepic, Santa María del Oro and Compostela,
respectively). Therefore fewer units accumulated heat and
would theoretically lower production of PHM generations per
year with 7.5, 7.6 and 7.7, respectively (Table 1). Considering
that the weather stations are located in related populations
farming, should be expected in areas of agricultural and forestry
importance could occur at least seven and a half generations per
year of PHM in Nayarit. However it should be noted that the
prediction of the potential number of generations of PHM, most
projected stations over 10 generations per year (Figure 7).
Division politica municipal
Estacion meteorologica
Generaciones
6-8
8-9
9-10
10-11
11-13
13-15
Figura 7. Áreas de Nayarit con el número potencial de
generaciones por año de la CRH.
Figure 7. Nayarit areas with the potential number of
generations per year of PHM.
The weather stations are at different heights above sea level
(asnm), and they occur in different average temperatures
throughout the year. This affected the number of generations
of PHM as the relationship between height above sea level
Distribución temporal y potencial reproductivo de la cochinilla rosada del hibisco (Hemiptera: Pseudococcidae) en Nayarit, México
y marginal de los Municipios de Tepic, El Nayar y Amatlán
de Cañas, los cuales se están trabajando para mantenerlos
bajo control (CESAVENAY, 2011).
Conclusiones
Las poblaciones más bajas de la CRH se registraron
durante el periodo de lluvias de agosto a octubre, con
poblaciones moderadas durante los periodos de bajas
temperaturas de noviembre a febrero. Los promedios
más altos ocurrieron durante el periodo sin lluvias y
con temperaturas relativamente altas durante marzojunio.
En el hospedante silvestre “rabo de iguana” (Acacia sp.) se
registraron las densidades más altas de de la CRH respecto
a guanábana y teca. En este hospedante se registró casi
durante todo el año.
En la zona de importancia agrícola de Nayarit potencialmente
se podrían producir hasta 14.5 generaciones por año de
CRH. En los municipios actualmente libres de cochinilla
rosada, se podrían producir un promedio de siete y media
11 generaciones por año. Potencialmente estarían en peligro
cultivos como chile, frijol, tomate, caña de azúcar, pastos,
plantas ornamentales, y especies forestales.
Agradecimientos
Este estudio fue realizado con el apoyo del Fondo Sectorial
SAGARPA-CONACYT (2004-48122) y del Fondo Mixto
Nayarit (2008-92232).
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CESAVENAY. 2011. Internet Website. http://cesavenay.org.mx/?page_
id=45 (consultado marzo, 2011).
15
and number of generations per year was negative and
significant (r=-0.79, Pr <0.0001). This indicates that more
asnm weather stations were less number of generations per
year. This is because the height that each weather station
is located determines the temperatures of the same during
the year. Thus, the correlation between temperature and the
number of generations of PHM was positive and significant
(r= 0.9656, Pr <0.0001), therefore in most weather stations
heat accumulation units is obtained higher generations
year (Figures 6 and 7). These data are important because in
municipalities that have not yet detected PHM, have highly
favorable conditions for the reproduction of the species. This
is particularly important considering that in those places has
a wide range of natural host crops PHM.
Currently the pest is distributed in the municipalities of Bahia
de Banderas and Compostela in the South of the entity, as
well as Acaponeta, Huajicori, Rosamorada, Ruiz, Santiago
Ixcuintla, San Blas, and Tuxpan Tecuala upstate, which areas
are considered "in control plant". Has also been detected
in a few cases the presence of the pest in the town of Canas
and Ahuacatlán Amatlán and in marginal urban areas and
municipalities of Tepic, El Nayar andAmatlán de Cañas, which
are working to keep them under Control (CESAVENAY, 2011).
Conclusions
Lower populations of PHM were recorded during the rainy
season from August to October, with moderate populations
during periods of low temperatures from November to
February. The highest average occurred during the rainless
period and relatively high temperatures during March to June.
In the wild host "Rabo de iguana" (Acacia sp.) Recorded the
highest densities of PHM regarding soursop and teak. This
host was recorded almost throughout the year.
In the area of agricultural importance of Nayarit potentially
could produce up to 14.5 generations per year of PHM. In
municipalities currently free of mealy bug, it could cause an
average seven and a half 11 generations per year. Potentially
be in danger crops like chili, beans, tomatoes, sugar cane,
grasses, ornamental plants and tree species.
End of the English version
16 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 17-27
Comportamiento de cultivares de olivo para aceite (Olea europaea L)
bajo condiciones desérticas de Sonora*
Behavior of olive (Olea europaea L) cultivars for oil
under deserted conditions in Sonora
Raúl Leonel Grijalva Contreras1§, Rubén Macías Duarte1, Arturo López Carvajal1, Fabián Robles Contreras1 y José Cristóbal
Navarro Ainza2
Sitio Experimental Caborca- INIFAP. Avenida S No. 8 Norte. C. P. 83600. Tel. 6373720623. H. Caborca, Sonora, México. ([email protected]; [email protected]
inifap.gob.mx; [email protected]). 2Campo Experimental Todos Santos. Carretera Todos Santos-El Pescadero km 5.5. C. P.23070. Tel. 6121229018. La Paz,
Baja California Sur. México. (navarro.cristobal.inifap.gob.mx). §Autor para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
En México se desconoce el comportamiento de cultivares
de olivo bajo condiciones desérticas. En el presente trabajo
se evaluaron seis cultivares de olivo italianos para aceite
(Nocellara Messinese, Nocellara de Belice, Carolea, Coratina,
Leccino y Grossa di Cassano) y se comparó con Manzanillo
como testigo, el cual es destinado para aceituna de mesa. El
trabajo se realizó en el INIFAP en el Campo Experimental de
Caborca, Sonora durante los años 2001 a 2010. Los cultivares
fueron plantados a un distanciamiento de 8 x 8 m (156 árboles
ha-1) y riego por goteo. Los cultivares italianos fueron mas
tardíos en iniciar la floración (6 a 13 días) y en alcanzar la
maduración del fruto (22 a 88 días) con respecto a Manzanillo.
Hubo diferencias significativas en la densidad floral, siendo
mayor en Manzanillo con 3 420 flores cm-2 y diferencia en
el amarre de fruto sobresaliendo Coratina con 4.15%. El
rendimiento y el contenido de aceite presentaron diferencias
significativas entre cultivares. El rendimiento de aceituna
promedio en los primeros seis años de producción varió de
10.5 a 4.3 t ha-1 siendo mayor en Nocellara Messinese; por otro
lado, el mayor contenido de aceite fue para Carolea con 17.5%,
seguido por Manzanillo con 12% y fueron los dos cultivares
con mayor rendimiento de aceite con 1 557.5 y 960 kg ha-1.
En todos los cultivares se obtuvo un aceite extra-virgen y el
In Mexico, the behavior of olive cultivars under desert
conditions is unknown. In the present study evaluated
six Italian olive cultivars for oil (Nocellara Messinese,
Nocellara Belize, Carolea, Coratina, Leccino and Grossa di
Cassano) and compared to Manzanillo as a witness, which
is intended for table olives. The work was conducted in the
Experimental INIFAP in Caborca, Sonora during the years
2001-2010. The cultivars were planted at a spacing of 8 x 8
m (156 trees ha-1) and drip irrigation. Italian cultivars were
more to start flowering late (6-13 days) and to reach the fruit
ripening (22-88 days) with respect to Manzanillo. There
were significant differences in floral density were higher in
Manzanillo with flowers 3 420 cm-2 and difference in fruit set
Coratina sticking with 4.15%. Yield and oil content showed
significant differences among cultivars. Olive average
yield in the first six years of production varied from 10.5
to 4.3 t ha-1 Messinese Nocellara; on the other hand, the oil
content was higher in Carolea with 17.5% followed by 12%
Manzanillo were the two cultivars with largest yield of oil
with 1 557.5 and 960 kg ha-1. In all cultivars was obtained
extra- virgin oil polyphenol content ranged from 117.5 ±
4.4 to 215.4 ± 12.3 meq of caffeic acid. In any growing pest
problems arose or diseases.
* Recibido: julio de 2013
Aceptado: diciembre de 2013
Raúl Leonel Grijalva Contreras et al.
18 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
contenido de polifenoles varió de 117.5±4.4 a 215.4±12.3
meq de ácido cafeico. En ningún cultivar se presentaron
problemas de plagas ni enfermedades.
Key words: Olea europaea L., oil quality, oil content,
productivity, varieties.
Palabras claves: Olea europaea L., calidad de aceite,
contenido de aceite, productividad, variedades.
Introduction
Introducción
La producción comercial de olivo en el mundo se encuentra
entre los 30º y 45º de latitud norte y sur. La producción
del olivo en el mundo alcanza una media anual del orden
de 12 millones de toneladas de aceitunas, de las que 90%
se destinan a la obtención de aceite y 10% se consumen
procesadas para aceituna de mesa. El principal país productor
de aceite de olivo es España con 30% y junto con Italia,
Grecia y Turquía llegan a producir 79% de la producción
mundial. En España, los cultivares más utilizados son Picual,
Cornicabra y Hojiblanca en tanto, en Italia son Leccino y
Frantoio (Civantos, 2001). La tendencia del consumo y
producción de aceite de oliva en el mundo se ha incrementado
hasta 97% en los últimos 20 años (COI, 2011).
En México la superficie plantada de olivo para 2010 fue de 8
928 ha de las cuales 6 817 se encuentran en etapa productiva
que producen 27 209 toneladas anuales con un valor de la
producción de 187.3 millones de pesos. Los principales
estados con olivos son Baja California, Sonora y Tamaulipas
con una superficie de 4 707; 2 167 y 2 000 ha, respectivamente.
Se estima que alrededor de 60% de la superficie de olivo en
México se destina para la producción de aceite (SIAP, 2010).
Investigaciones sobre el comportamiento de seis cultivares de
olivo realizadas en Uruguay señalan un periodo de floración
y maduración del fruto muy amplio entre los cultivares, la
floración se extendió desde el 01 de septiembre hasta el
30 de octubre y la maduración de fruto se alcanzó del 26
de marzo al 15 de mayo. Los cultivares que obtuvieron los
mayores rendimientos al quinto año de plantado fueron Picual,
Arbequina, Manzanilla, Barnea, Leccino y Frantoio con 17.9,
14.7, 12.7, 12.5, 12.4 y 7 kg planta-1, respectivamente. Por otro
lado, el contenido de aceite varió de 6.3 a 15.2% siendo mayor
en Frantoio y menor en Manzanillo (Villamil et al., 2007).
Trabajos similares realizados en España pero bajo
condiciones de temporal señalan que los cultivares mas
productivos fueron Arbequina, Leccino, Picholine,
Commercial production of olive tree in the world is between
30° and 45° north and south latitude. The production of
olive trees in the world reaches an annual average of about
12 million tons of olives, of which 90% will go to obtain oil
and 10% consumed processed for table olives. The largest
producer of olive oil is Spain with 30% and along with
Italy, Greece and Turkey come to produce 79% of world
production. In Spain, the most used are Picual cultivars,
Cornicabra and Hojiblanca while in Italy are Leccino and
Frantoio (Civantos, 2001). The trend of consumption and
production of olive oil in the world has increased to 97% in
the last 20 years (IOC, 2011).
In Mexico olive plantings for 2010 was 8 928 ha of which
6 817 are in production stage to produce 27 209 tonnes
per year with a value of production of 187.3 million
pesos. The main olive States are Baja California, Sonora
and Tamaulipas, with an area of 4 707, 2 167 and 2 000
ha, respectively. It is estimated that about 60% of the
olive in Mexico is intended for the production of oil
(SIAP, 2010).
Research on the behavior of six olive cultivars held in
Uruguay indicate a period of flowering and fruit ripening
very broad among cultivars, flowering was extended
from 01 September to 30 October and fruit ripening was
reached 26 March to May 15. Cultivars that obtained
the highest yields in the fifth year after planting were
Picual, Arbequina, Manzanilla, Barnea, Leccino and
Frantoio with 17.9, 14.7, 12.7, 12.5, 12.4 and 7 kg plant-1,
respectively. Furthermore, the oil content ranged from
6.3 to 15.2% and was higher in Frantoio and smaller in
Manzanillo (Villamil et al., 2007).
Similar work carried out in Spain but under rainfed
conditions indicate that the most productive cultivars were
Arbequina, Leccino, Picholine, Blanqueta of Elvas and
Chamomile with cumulative performance in the first 10
years of planting of 242, 241, 229.217 and 152 kg tree- 1,
respectively. In oil content, the best was Carolea with
53.3% expressed as a percentage of dry matter (Tous et
al., 2002).
Comportamiento de cultivares de olivo para aceite (Olea europaea L) bajo condiciones desérticas de Sonora
Blanqueta de Elvas y Manzanilla con rendimiento
acumulado en los primeros de 10 años de plantados de 242,
241, 229,217 y 152 kg árbol-1, respectivamente. En contenido
de aceite, el mejor fue Carolea con 53.3% expresado como
porciento de materia seca (Tous et al., 2002).
El rendimiento graso de los principales 20 cultivares de olivo
que se explotan en España oscila entre 14.5 y 22.2% siendo
el valor mas alto para Sevillenca y más bajo para Gordal
Sevillana (Barranco, 2001).
En la región olivícola de Caborca, Sonora de la totalidad de la
superficie de olivo el 90% se destina a la producción de aceituna
verde para encurtido para el mercado Norteamericano que
demanda principalmente al cultivar Manzanillo, siguiéndole
en importancia Misión; aunque este segundo es mucho
menos demandado por el comercializador y el mercado
(Grijalva et al., 2010). No obstante, en los últimos años el
aspecto agroindustrial ha cobrado interés en Caborca, a tal
grado que se han instalado empresas interesadas en aceite
de oliva. Actualmente no existen plantaciones establecidas
específicamente para ello; por lo que el aceite obtenido hasta
ahora en la región, proviene de aceituna cosechada de los
cultivares que existen como polinizadores de Manzanillo
(Barouni, Pendolino y Sevillano) y de fruta madura de
Manzanillo (Grijalva et al., 2009a; 2009 b).
Actualmente en México, existen pocas investigaciones sobre
prácticas agronómicas en olivo y menos aún en conocer el
comportamiento de nuevos cultivares a pesar del interés en
realizar nuevas plantaciones motivado por la alta demanda
del aceite en el mercado internacional y por la cercanía con
Estados Unidos que es de los principales importadores de
aceite en el mundo, por tanto el objetivo del presente trabajo fue
introducir y evaluar cultivares de olivo, y seleccionar aquellos
que muestren el mayor potencial de adaptación, producción y
calidad de aceite bajo condiciones desérticas y ofrecer diversas
opciones a los productores regionales y de otras zonas del país.
Materiales y métodos
Descripción del área de estudio
El presente trabajo de investigación se realizó durante el periodo
de 2001 a 2010 en el Campo Experimental Costa de Hermosillo,
en el Sitio Experimental de Caborca, Sonora perteneciente al
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas
19
The fat content of the top 20 olive cultivars exploited in
Spain varies between 14.5 and 22.2% being the highest for
Sevillenca and the lowest for to Gordal Sevillana (Barranco,
2001).
In the olive growing region of Caborca, Sonora entire surface
olive 90% goes to the production of pickled green olives
for the North American market to grow demand mainly
Manzanillo, Mission followed in importance, although
the latter is much less demanded by the marketer and the
market (Grijalva et al., 2010). However, in recent years the
agro aspect has gained interest in Caborca, to the extent that
companies have settled interested in olive oil. Currently there
are no plantations established specifically for this purpose,
for what the oil obtained so far in the region comes from
olives harvested from existing cultivars as pollinators of
Manzanillo (Barouni, Pendolino and Sevillano) and ripe
fruit of Manzanillo (Grijalva et al., 2009a, 2009 b).
Currently in Mexico, there is little research on agronomic
practices in olive and even less in understanding the
behavior of new cultivars despite the interest in new planting
motivated by the high demand of oil in the international
market and proximity to the United States that is major
importer of oil in the world, therefore the aim of this study
was to introduce and evaluate olive cultivars , and select
those that show the greatest potential for adaptation, yield
and quality of oil under desert conditions and offer several
options for regional producers and other parts of the country.
Materials and methods
Description of the study area
The present investigation was conducted during the period
2001-2010 in the Experimental Costa de Hermosillo, in
the Experimental Site of Caborca, Sonora belonging to the
National Research Institute for Forestry, Agriculture and
Livestock (INIFAP) , located at km 22 Desemboque Caborca
highway, whose coordinates are: 112° 21' 28'' W, 30° 42'
55'' north latitude and an altitude of 200 m above sea level.
Average evaporation recorded ranges from 2 400 to 2 700
mm. Average annual temperature of 22 °C, with January
being the coldest month with 4.6 °C and July is the month
with the highest temperature with 40.2 °C. Cold hours in the
last ten years of 276 h according to the method of Damotta
(INIFAP, 1985 and Ruiz et al., 2005).
Raúl Leonel Grijalva Contreras et al.
20 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
y Pecuarias (INIFAP), ubicado en el km 22 de la carretera
Caborca-Desemboque, cuyas coordenadas son las siguientes:
112° 21’ 28’’ longitud oeste, 30° 42’ 55’’ latitud norte y una
altitud de 200 m sobre el nivel del mar. La evaporación
promedio registrada oscila de 2 400 a 2 700 mm. Temperatura
media anual de 22 °C, siendo enero el mes más frío con 4.6
°C y julio el mes con mayor temperatura con 40.2 °C. Una
acumulación de horas frío en los últimos diez años de 276 h
según el método de Damotta (INIFAP, 1985 y Ruiz et al., 2005).
El suelo es de una textura franco-arenoso, conductividad
eléctrica de 1.22 dS m-1 y pH de 7.96. Bajos niveles de
nitrógeno (20 mg kg-1), adecuados en fósforo (40 mg kg-1),
alto en potasio (420 mg kg-1) y bajo en materia orgánica
(0.40%) y buena calidad de agua (C2-S1).
Material genético
Se evaluaron seis cultivares de olivo para aceite de origen
italiano (Grossa Di Cassano, Nocellara Messinese, Nocellara
del Belice, Leccino, Coratina, Carolea y Manzanillo
procedente de España y que es para aceituna de mesa se
tomó como testigo). Los árboles se establecieron en febrero
de 2001 a un distanciamiento de 8 x 8 m (156 árboles ha-1)
y se plantaron cuatro árboles por cultivar.
Manejo agronómico
Los árboles recibieron una poda de formación dejando solo un
tronco y hasta los seis años se realizó una poda ligera eliminando
solamente ramas mal ubicadas. La polinización fue natural
entre los mismos cultivares. Los árboles se establecieron bajo
riego por goteo y la lámina de agua aplicada en árboles en
producción varió de 60 a 100 cm anuales, la cual se distribuyó de
acuerdo a la demanda de la evapotranspiración y se fertilizaron
a través del riego aplicando en promedio 90, 40 y 30 unidades
de nitrógeno, fósforo y potasio, respectivamente. Finalmente,
debido a la ausencia de plagas y enfermedades no fue necesario
realizar aplicaciones de agroquímicos.
Características evaluadas y análisis estadístico
Las variables evaluadas fueron 1. Periodo de floración, se
midió visualmente a partir de la primeras flores abiertas
(5%) hasta casi el final de floración (95%); 2. Periodo de
maduración del fruto, se cuantificó en forma visual a partir
del envero del fruto hasta 80% de aceitunas maduras; 3.
Densidad floral, se determinó por el número de flores por
área del grosor de la rama; 4. Amarre de fruto, se determinó
The soil is a sandy loam texture, electrical conductivity of
1.22 dS m-1 and pH of 7.96. Low levels of nitrogen (20 mg
kg-1), adequate phosphorus (40 mg kg-1), high potassium
(420 mg kg-1) and low in organic matter (0.40%) and water
quality (C2 - S1).
Genetic material
Six cultivars were evaluated for olive oil of Italian origin
(Grossa di Cassano, Nocellara Messinese, Nocellara of
Belize, Leccino, Coratina, Carolea and Manzanillo from
Spain and it is for table olives are taken as control). The trees
were established in February 2001 to a distance of 8 x 8 m
(156 trees ha-1) and planted four trees per cultivar.
Agronomic material
The trees received pruning leaving only a stump and up
to six years was only light pruning branches eliminating
misplaced. Pollination was born among the same cultivars.
The trees were established under drip irrigation and the depth
of water applied in production trees ranged from 60-100 cm
per year, which is distributed according to the demand for
evapotranspiration and fertilized through irrigation using
on average 90, 40 and 30 units of nitrogen, phosphorus and
potassium, respectively. Finally, due to the absence of pests
and diseases were unnecessary sprays.
Features evaluated and statistical analysis
The variables were: 1. Flowering time was measured
visually from the first flowers open (5%) until near the
end of flowering (95%); 2. Ripening period was quantified
visually from the fruit ripening to 80% ripe olives; 3. Floral
density was determined by the number of flowers per area
the thickness of the branch; 4. Fruit set was determined as
the percentage of flowers mature fruit reached, both the
density and the percent floral mooring quantified in four
branches per tree placed at the same height and in each
cardinal point; 5. The yield of olive tree was determined
in kg -1: 6 alternation index according to the formula
(Pearce and Doberšek - Urbanc, 1967); 7. Percent fat
yield was determined by extracting the oil in a press mill
extraction capacity of 100 kg hour-1, taking each sample
of 85 kg of olives with maturity index between 3 to 3.5
which corresponds when more than half of the fruit has
a red or purple skin (Vossen, 2005); 8. Olive size, weight
was measured, length and diameter of the mature fruit; 9.
Flesh-bone ratio in olive green, for these two variables
was analyzed 200 fruits per tree; and 10. Oil quality was
Comportamiento de cultivares de olivo para aceite (Olea europaea L) bajo condiciones desérticas de Sonora
como el porcentaje de flores que llegó a fruto maduro, tanto
la densidad floral como el porciento de amarre se cuantificó
en cuatro ramas por árbol, colocada a la misma altura y una
en cada punto cardinal; 5. El rendimiento de aceituna, se
determinó en kg árbol-1; 6 Índice de alternancia de acuerdo a la
fórmula de (Pearce and Dobersek-Urbanc, 1967); 7. Porciento
de rendimiento graso, se determinó extrayendo el aceite en un
molino de prensa de una capacidad de extracción de 100 kg
hora-1, tomándose cada muestra de 85 kg de aceituna con un
índice de madurez entre 3 a 3.5 que corresponde cuando mas
de la mitad del fruto tiene una piel rojiza o morada (Vossen,
2005); 8. Tamaño de aceituna, se determinó el peso, longitud
y diámetro del fruto maduro; 9. Relación pulpa-hueso en
aceituna verde, para estas dos últimas variables se analizaron
200 frutos por árbol; y 10. Calidad del aceite, se cuantificó sólo
en 2010 para lo cual se tomaron tres muestras y se determinó
en base al índice de peróxido (meq de O2 kg-1), índice de acidez
(% de ácido oleico) y polifenoles totales (meq de ácido cafeico
kg-1) de acuerdo a la metodología descrita por Horwitz, (1965)
y Sandia y Martínez (1997). El diseño experimental utilizado
fue completamente al azar con cuatro repeticiones, tomándose
como unidad experimental un árbol. Para la separación de
medias se utilizó la prueba de Tukey al 0.05 de probabilidad.
Los análisis de varianza y las pruebas de medias se analizaron
con el paquete estadístico UANL (Olivares, 1994).
Resultados y discusión
Fenología
Los cultivares italianos tuvieron su periodo de floración entre
el 25 de marzo y 25 de abril, habiendo poca diferencia entre
ellos, en tanto que Manzanillo floreó del 19 de marzo al 15 de
abril (Cuadro 1). El periodo de floración varió fuertemente
entre años, siendo en 2007 el más corto con solamente 10
días en la mayoría de los cultivares. Al respecto se menciona
que la duración de la floración depende de la temperatura,
en particular de la que acontece a partir de la apertura de las
primeras flores, temperaturas bajas conducen a floraciones
prolongadas, mientras que temperaturas elevadas acortan el
periodo de floración (Sanz-Cortés et al., 2002). Cabe señalar
que en este trabajo en el 2007 antes y durante la floración se
tuvieron temperaturas de 32 a 36 ºC, las cuales fueron superiores
a temperaturas máximas umbrales (27 a 30 ºC) señaladas
por (Bradley et al., 1961 y Fernández-Escobar et al., 1983).
También el periodo de floración varía entre cultivares y entre
años (Griggs et al., 1975 y Ghrisi et al., 1999).
21
quantified only in 2010 for which three samples were taken
and it was determined based on peroxide value (meq O2
kg-1), acid (% oleic acid) and polyphenols (acid meq caffeic
kg-1) according to the method described by Horwitz (1965)
and Sandia and Martínez (1997). The experimental design
was completely randomized with four replications, taking
a tree as the experimental unit. For the separation of means
we used Tukey test at 0.05 probability. The analysis of
variance and means tests were analyzed using the statistical
package UANL (Olivares, 1994).
Results and discussion
Phenology
Italian cultivars had their flowering period between March
25 and April 25, having little difference between them,
while Manzanillo flowered from March 19 to April 15
(Table 1). The flowering period varied strongly between
years and in 2007 the shortest with only 10 days in most
cultivars. In this respect it is mentioned that the length
of the bloom is temperature dependent , particularly that
occurring after the opening of the first flowers, blooms
low temperatures lead to prolonged elevated temperatures
while shorter flowering period (Sanz- Cortés et al. , 2002).
Note that in this work in 2007 before and during the bloom
had temperatures of 32-36 °C, which were higher than
maximum temperature thresholds (27-30 °C) identified
by (Bradley et al., 1961 and Fernández- Escobar et al.,
1983). Also the flowering period varies among cultivars
and between years (Griggs et al., 1975 and Ghrisi et al.,
1999).
The ripening period (change in color of the skin of the fruit
from green to black) appeared in most cultivars between
September 15 and November 30. The cultivar Leccino was
the slowest ripening began on November 10 and ended
on January 15 , for this growing disadvantage because for
Plant Health Regulations in the area of Caborca, Sonora
trees should be harvested later than 30 November to avoid
problems related phytosanitary olive f ly Bactrocera
oleae (Gmelin). The cultivar Manzanillo was the earliest,
fruit ripening was presented August 14 to September 30.
Differences in fruit ripening among cultivars matches that
reported by (Barranco et al., 1994). The period of flowering
and fruit maturity among cultivars was lower than those
reported by Villamil et al. (2007). The maturation period
Raúl Leonel Grijalva Contreras et al.
22 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Cuadro 1. Periodo de floración y periodo de maduración del fruto de cultivares de olivo. Caborca. Sonora.
Table 1. Period of flowering and fruit ripening period of olive cultivars. Caborca. Sonora.
Cultivar
Nocellara Messinese
Nocellara de Belice
Carolea
Coratina
Manzanillo
Leccino
Grossa di Cassano
Periodo de floraciónz
26 marzo - 22 abril
29 marzo - 23 abril
30 marzo - 25 abril
01 abril - 24 abril
19 marzo - 15 abril
25 marzo - 20 abril
01 abril - 26 abril
Maduración del fruto
18 septiembre - 07 noviembre
20 septiembre - 05 noviembre
17 septiembre - 06 noviembre
23 septiembre - 09 noviembre
14 agosto - 30 septiembre
10 noviembre - 15 enero
15 septiembre - 10 noviembre
El periodo de floración y maduración del fruto son promedio de 6 años (2005-2010).
z
El periodo de maduración del fruto (cambio en la coloración
de la epidermis del fruto de verde a negro) se presentó en
las mayoría de los cultivares entre el 15 de septiembre y
el 30 de noviembre. El cultivar Leccino fue el más tardío
inició su maduración el 10 de noviembre y finalizó el 15
de enero, situación desventajosa para este cultivar ya que
por reglamento de Sanidad Vegetal en el área de Caborca,
Sonora los árboles deben de cosecharse a más tardar el 30 de
noviembre para evitar problemas fitosanitarios relacionado
con la mosca del olivo Bactrocera oleae (Gmelin). El cultivar
Manzanillo fue el más precoz, la maduración del fruto se
presentó del 14 de agosto al 30 de septiembre. Las diferencias
en la maduración del fruto entre cultivares coincide a lo
reportado por (Barranco et al., 1994). El periodo de floración
y madurez del fruto entre los cultivares fue menor a lo
señalado por Villamil et al. (2007). El periodo de maduración
esta más influenciado por la productividad del árbol y por
las temperaturas durante floración-maduración que por la
fecha de floración (Barranco et al., 1994).
Densidad floral y porciento de amarre
La densidad floral y el porciento de amarre de fruto presentaron
diferencias estadísticas entre los cultivares (Cuadro 2). La
densidad floral fue mayor en Manzanillo con 3 420 flores cm-2,
seguido por Leccino y Nocellara de Belice con 2 549 y 1 625
flores cm-2, respectivamente. En tanto, Grossa di Cassano fue
el de menor valor con 40 flores cm-2 aunque estadísticamente
igual a Nocellara Messinese y Carolea.
El porciento de amarre fue mayor en Coratina con 4.15%,
seguido por Carolea y Nocellara de Belice con 3.25 y 2.36%,
respectivamente y el menor para Grossa di Cassano con
0.20%. Manzanillo, Leccino y Nocellara de Belice tuvieron
porcentaje de amarre de 1.43, 1.35 y 0.92%, respectivamente
siendo estadísticamente iguales entre ellos (Cuadro 2). El
rango de porciento de amarre obtenido entre los cultivares son
is more influenced by tree productivity and temperatures
during flowering and maturing that flowering date (Barranco
et al., 1994).
Floral density and percentage of mooring
Floral density and the percentage of fruit set statistical
differences among cultivars (Table 2). Floral density was
higher in flowers Manzanillo 3420 cm-2, followed by
Leccino and Belize Nocellara with 2 flowers 549 and 1
625 cm-2, respectively. Meanwhile, Grossa di Cassano was
the lower value of 40 cm-2 flowers but statistically equal to
Nocellara Messinese and Carolea.
Cuadro 2. Densidad floral y porciento de amarre de fruto
de cultivares de olivo. Caborca, Sonora.
Table 2. Floral density and percent fruit set of olive cultivars.
Caborca, Sonora.
Cultivar
Densidad floralz
(flores cm-2)
Nocellara Messinese
602 dey
Nocellara de Belice
1625 c
Carolea
195 de
Coratina
756 d
Manzanillo
3420 a
Leccino
2549 b
Grossa di Cassano
40 e
Amarre de
fruto (%)
0.92 d
2.36 c
3.25 b
4.15 a
1.43 d
1.35 d
0.20 e
La densidad floral y el amarre de fruto son promedio de 4 años (2007-2010).
Medias con la misma letra son estadísticamente iguales (Tukey 5%).
z
y
The percentage was higher in mooring Coratina with
4.15%, followed by Belize Nocellara Carolea and with
3.25 and 2.36%, respectively and the lowest for Grossa
di Cassano with 0.20%. Manzanillo, Leccino and Belize
Nocellara mooring were 1.43 percent, 1.35 and 0.92%,
respectively, being statistically equal to each other (Table
2). The mooring-percent range among cultivars obtained
are similar to those reported by Grijalva et al., 2008 and
23
Comportamiento de cultivares de olivo para aceite (Olea europaea L) bajo condiciones desérticas de Sonora
similares a los reportados por Grijalva et al., 2008 y Grijalva et
al., 2010, aunque en otros cultivares.Al respecto Martin, (1990)
y Martin et al. (2005) señalan que en el olivo un porciento de
amarre de 1 al 2% es suficiente para tener un buen rendimiento
y el porciento de amarre esta fuertemente influenciado con la
proporción de flores completas (Wu et al., 2002). En general,
se observó una relación inversa entre la densidad floral y el
porciento de amarre de fruto, con excepción de los cultivares
Nocellara Messinese y Grossa di Cassano, los cuales con
baja densidad floral (602 y 40 flores cm-2) tuvieron un bajo
porciento de amarre con 0.92 y 0.20%, respectivamente.
Grijalva et al., 2010, although other cultivars. Martin,
(1990) and Martin et al. ( 2005) noted that in the olive
moor a percentage of 1 to 2% is enough to have a good
performance and the percentage of mooring is strongly
influenced by the proportion of complete flowers (Wu et
al., 2002). In general, there was an inverse relationship
between floral density and the percentage of fruit set,
except for the cultivars Nocellara Messinese and Grossa
di Cassano, which sparsely floral (flowers 602 and 40
cm -2) had a low mooring at 0.92 percent and 0.20%
respectively.
Rendimiento de aceituna y graso
Olive yield and fatty
El rendimiento de aceituna presentó diferencias estadísticas
significativas entre los cultivares en todos los años (Cuadro
3). El rendimiento promedio durante los primeros seis años
de producción fue de 10.5, 9.2, 9, 8.9, 8, 7.7 y 4.3 t ha-1 para
los cultivares Nocellara Messinese, Nocellara de Belice,
Carolea, Coratina, Manzanillo, Leccino y Grossa di Cassano,
respectivamente. El ensayo de cosecha se realizó al cuarto
año de plantado en todos los cultivares evaluados. Durante
el periodo de 2005 a 2008 se tuvo una tendencia en duplicar
el rendimiento año tras año y sólo en los cultivares Nocellara
de Belice hubo una reducción en la producción en 2008 de
4.2 t ha-1 con respecto a 2007 y en Grossa di Cassano en 2007
con 3.9 t ha-1 en relación a 2006.
Olive performance presented statistically significant
differences between the cultivars in all years (Table 3).
The average for the first six years of production was 10.5,
9.2, 9, 8.9, 8, 7.7 and 4.3 t ha-1 for cultivars Nocellara
Messinese, Nocellara Belize, Carolea, Coratina,
Manzanillo, Leccino and Grossa di Cassano, respectively.
The test crop was conducted in the fourth year after
planting in all cultivars tested. During the period from
2005 to 2008 had a tendency to double performance every
year and only Nocellara Belize cultivars there was a
reduction in the production in 2008 of 4.2 t ha-1 compared
to 2007 and Grossa di Cassano 2007 to 3.9 t ha-1 compared
to 2006.
Cuadro 3. Rendimiento por año en la evaluación de cultivares de olivo. Caborca, Sonora.
Table 3. Annual yield in the evaluation of olive cultivars. Caborca, Sonora.
Cultivar
Nocellara Messinese
Nocellara de Belice
Carolea
Carotina
Manzanillo
Leccino
Grossa di Cassano
Media
2005
Media
1.9 abz
1.3 c
1.4 c
1.6 bc
2.4 a
1.3 c
1.0 c
1.6
2006
4.3 ab
5.4 a
3.2 b
4.5 ab
3.7 b
3.8 b
4.2 ab
3.6
Medias con la misma letra son estadísticamente iguales (Tukey 5%).
z
En 2009 se tuvo una fuerte reducción en el rendimiento en
todos los cultivares con una media de 2.7 t ha-1 debido a la a
la alta producción del año anterior, pero en 2010 se lograron
los mayores rendimientos con una media de 17.9 t ha-1 y con
una variación del rendimiento entre 12.1 y 23.7 t ha-1 entre los
Rendimiento (t ha-1)
2007
2008
8.3 b
13.1 a
8.1 b
7.8 b
6.0 c
7.8 b
0.3 d
7.3
23.4 a
8.9 c
21.8 ab
19.6 ab
14.0 bc
15.6 ab
6.2 c
15.6
4.6 a
2.8 b
2.4 b
2.2 b
3.5 ab
1.8 b
1.7 b
2.7
2009
20.8 a
23.7 a
17.2 bc
17.5 bc
18.6 b
15.6 c
12.1 c
17.9
2010
10.5
9.2
9.0
8.9
8.0
7.7
4.3
In 2009, there was a sharp reduction in yield in all cultivars
with an average of 2.7 t ha-1 due to the high production of the
previous year, but in 2010 the highest yields were achieved
with an average of 17.9 t ha-1 and with a performance
variation between 12.1 and 23.7 t ha-1 among cultivars. The
Raúl Leonel Grijalva Contreras et al.
24 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
cultivares. El rendimiento medio obtenido entre los cultivares
supera en alrededor de 100% a la media regional que es de
5 t ha-1 (Grijalva et al., 2010), también a los reportados por
Villamil et al. (2007) y Tous et al. (1998) en un periodo de
cinco y 10 años de plantados, respectivamente y similares a
los consignados por León (1987) en árboles de 10 años.
El índice de alternancia no presentó diferencia significativa
entre los cultivares y varió de 0.17 a 0.23. Los índices
encontrados fueron menores a los reportados en otras
investigaciones tales como Tous et al. (1998) donde
encontraron valores entre 0.34 a 0.69 y de Tapia et al. (2009)
con índices de 0.28 a 0.44 (Cuadro 4).
El contenido de aceite fue mayor en Carolea con 17.5%,
seguido por Manzanillo con 12%, en tanto que en el resto de
los cultivares varió entre 8.7 a 6.2% (Cuadro 4). Tomando en
cuenta el rendimiento de aceituna y el contenido de aceite,
los cultivares que alcanzaron los mayores rendimientos de
aceite fueron Carolea y Manzanillo con 1 557.5 y 960 kg ha-1,
respectivamente, en tanto que en el resto de los cultivares varió
entre 818.8 y 322.5 kg ha-1. El porcentaje de aceite obtenido en
los cultivares evaluados fue muy inferior a lo encontrado por
la mayoría de las investigaciones (Tous et al., 1998; Barranco,
2001; Tous et al., 2002; Beltrán et al., 2003; Al-Maaitah et al.,
2009 y Tapia et al., 2009) y solamente similar a lo reportado
por Villamil et al. (2007) aunque con la diferencia que ellos
señalan a Manzanillo como el más bajo en aceite con 6.3%.
El alto contenido de aceite encontrado en Carolea coincide
con lo consignado por Tous et al., (2002). El contenido de
aceite esta determinado principalmente por el cultivar, fecha
de cosecha y por la localidad (Al-Maaitah et al., 2009) y
por la dificultad en su extracción (Beltrán et al., 2003). El
bajo porcentaje de aceite encontrado en este estudio puede
obedecer principalmente a las altas temperaturas durante
el proceso de maduración del fruto y en menor grado a una
dificultad en la extracción en algunos cultivares al usar un
molino semicomercial.
Características del fruto
Se observaron diferencias altamente significativas en todas
las variables evaluadas en el fruto (Cuadro 5). Nocellara de
Belice presentó el mayor tamaño del fruto medido por el peso,
diámetro y longitud de la aceituna, así como en la relación
pulpa-hueso siendo estadísticamente diferente al resto de los
cultivares. Coratina presentó el menor valor en peso, diámetro
y longitud de fruto así como en la relación pulpa-hueso. Los
average yield among cultivars exceeds about 100% to the
regional average of 5 t ha-1 (Grijalva et al., 2010), also to those
reported by Villamil et al. (2007) and Tous et al. (1998) over
a period of five to 10 years after planting, respectively, and
similar to those reported by Leon (1987) in 10 year old trees.
The alternation rate showed no significant difference among
cultivars and ranged from 0.17 to 0.23. The rates found were
lower than those reported in other studies such as Tous et al.
(1998) where they found values between 0.34 to 0.69 and
Tapia et al. (2009) with rates from 0.28 to 0.44 acres (Table 4).
Cuadro 4. Índice de alternancia y rendimiento graso de
cultivares de olivo. Caborca, Sonora.
Table 4. Alternating index and oil yield of olive cultivars.
Caborca, Sonora.
Cultivar
Nocellara Messinese
Nocellara de Belice
Carolea
Coratina
Manzanillo
Leccino
Grossa di Cassano
Índice de
alternancia
0.23 az
0.22 a
0.25 a
0.23 a
0.18 a
0.23 a
0.17 a
Rendimiento
graso (%)
6.2 c
6.5 c
17.5 a
9.2 c
12.0 b
8.7 c
7.5 c
Medias con la misma letra son estadísticamente iguales (Tukey 5%).
z
The oil content was higher in Carolea with 17.5%, followed
by Manzanillo with 12%, while in the other cultivars ranged
from 8.7 to 6.2% (Table 4). Taking into account the yield of
olive and oil content cultivars that had the highest oil yields
were Carolea and Manzanillo with 1 557.5 and 960 kg ha-1,
respectively, while in the rest of the cultivars ranged from
818.8 and 322.5 kg ha-1. The percentage of oil obtained in the
cultivars evaluated was much lower than that found by most
studies (Tous et al., 1998; Barranco, 2001; Tous et al., 2002;
Beltrán et al., 2003; Al- Maaitah et al., 2009; and Tapia et al.,
2009) and similar to that reported only by Villamil et al. (2007)
but with the difference that they point to Manzanillo and the
lowest at 6.3% oil.
The high oil content matches found Carolea as recorded by
Tous et al. (2002). The oil content is determined mainly by
the cultivar, harvest date and the location (Al- Maaitah et al.,
2009) and the difficulty in its extraction (Beltrán et al., 2003).
The low percentage of oil found in this study may be due
mainly to the high temperatures during the ripening process
and to a lesser extent a difficulty in some cultivars extraction
using a semi mill.
25
Comportamiento de cultivares de olivo para aceite (Olea europaea L) bajo condiciones desérticas de Sonora
cultivares Nocellara Messinese y Carolea presentaron mayor
tamaño de aceituna que Manzanillo y una mayor relación
pulpa-hueso por lo que pudieran ser una alternativa para el
encurtido.Aunque el tamaño de fruto no es un factor importante
para seleccionar un cultivar para la producción de aceite,
inclusive los cultivares que más se utilizan para aceite en los
países del mediterráneo son de fruto pequeño, tal es el caso de
Picual, Carnicabra, Arbequina y Frantoio (Barranco, 2001).
Fruit characteristics
Highly significant differences were observed in all variables
in the fruit (Table 5). Nocellara had the highest fruit size
measured by the weight, diameter and length of the olive
as well as pulp-bone relationship was statistically different
from the rest of the cultivars. Coratina having the lowest
weight, fruit diameter and length as well as pulp-bone
Cuadro 5. Tamaño del fruto y relación pulpa-hueso en diferentes cultivares de olivo. Caborca, Sonora.
Table 5. Fruit size and pulp-bone relationship in different olive cultivars. Caborca, Sonora.
Cultivar
Nocellara Messinese
Nocellara de Belice
Carolea
Coratina
Manzanillo
Leccino
Grossa di Cassano
Peso de fruto (g)
5.14 bcz
6.23 a
5.51 b
2.54 d
4.61 c
4.68 c
4.57 c
Medias con la misma letra son estadísticamente iguales (Tukey 5%).
z
Diámetro (cm)
1.85 bc
2.04 a
1.93 b
1.40 d
1.79 c
1.86 bc
1.78 c
Calidad del aceite
Este parámetro se determinó solamente en 2010, El análisis se
determinó a los 30 días después de la extracción del aceite. El
índice de peróxidos y el índice de acidez fueron muy similares
entre los cultivares (Cuadro 6) y los valores obtenidos se
encuentran dentro de los parámetros químicos para que el
aceite sea considerado extravirgen (< 20 de peróxidos y acidez
<0.8%) de acuerdo a Uceda y Hermoso, 2001). El contenido de
polifenoles varió de 122.3 ± 5.9 a 215.4 ± 12.3. Éstos valores
son similares a los mínimos encontrados en tres de 25 cultivares,
donde la mayoría presentaron un contenido de polifenoles entre
400 y 800 mg ácido cafeico kg de aceite-1 (Uceda y Hermoso,
2001). La cantidad de polifenoles está relacionado con el
cultivar (45.7%), con la época de recolección (17.4%), de un
año a otro (2.2%) y con la interacción de los factores anteriores
(34.7%) (Uceda y Hermoso, 2001).
Longitud (cm)
2.57 b
2.83 a
2.66 b
2.15 d
2.35 c
2.40 c
2.60 b
Relación pulpa/hueso
4.40 bc
5.20 a
4.61 b
2.32 e
4.12 c
3.63 d
3.32 d
relationship. Nocellara cultivars had higher Messinese and
Carolea that Manzanillo olive size and increased pulp-bone
relationship so that could be an alternative to pickling. While
fruit size is not an important factor in selecting a cultivar
for oil production, including most used cultivars for oil in
Mediterranean countries are small fruit, as in the case of
Picual, Carnicabra, Arbequina and Frantoio (Barranco,
2001).
Oil quality
This parameter was determined only in 2010, analysis was
determined at 30 days after oil extraction. The peroxide
and acid were similar among cultivars (Table 6) and the
values obtained are within the chemical parameters to be
considered virgin oil (<20 peroxide and acidity < 0.8%)
according Uceda and Hermoso, 2001). Polyphenol content
Cuadro 6. Calidad del aceite en diferentes cultivares de olivo. Caborca, Sonora.
Table 6. Oil quality in different olive cultivars. Caborca, Sonora.
Cultivar
Nocellara Messinese
Nocellara de Belice
Carolea
Coratina
Manzanillo
Leccino
Grossa di Cassano
Índice de Peróxido
(meq O2 kg-1)
13.02 ± 0.32
14.23 ± 0.59
15.82 ± 0.90
13.25 ± 0.76
15.92 ± 0.73
14.26 ± 0.62
15.33 ± 0.68
Índice de acidez
(%) de ácido oleico
0.46 ± 0.02
0.52 ± 0.02
0.53 ± 0.01
0.49 ± 0.03
0.55 ± 0.01
0.52 ± 0.01
0.53 ± 0.02
Polifenoles totales
(meq ácido cafeico kg-1)
122.3 ± 5.9
115.6 ± 15.2
117.5 ± 4.4
215.4 ± 12.3
173.8 ± 22.0
187.6± 182.
139.3 ± 9.8
Raúl Leonel Grijalva Contreras et al.
26 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Durante el periodo de evaluación, en ningún cultivar se
presentaron problemas de plagas ni enfermedades; así
mismo no se tuvieron daños por heladas.
Conclusiones
El cultivar Carolea puede establecerse en Caborca, Sonora
por su buen rendimiento de aceite (1 557.5 kg ha-1) y de
calidad extra-virgen.
El cultivar Manzanillo puede ser alternativa para aceituna
de mesa y aceite por su aceptable rendimiento de aceite (960
kg ha-1) siendo superior al resto de los cultivares evaluados.
ranged from 122.3 ± 5.9 to 215.4 ± 12.3. These values are
similar to the minima found in three of 25 cultivars, where
most had polyphenol content between 400 and 800 mg kg
caffeic acid oil-1 (Uceda and Fair, 2001). The amount of
polyphenols is related to the cultivar (45.7%), with the
harvest season (17.4%), from one year to another (2.2%)
and the interaction of the above factors (34.7%) (Uceda
and Hermoso, 2001).
During the evaluation period, in any cultivar was
introduced pest and disease problems, likewise had no
frost damage.
Conclusions
Agradecimientos
The cultivar Carolea can settle in Caborca, Sonora for their
good oil yield (1 557.5 kg ha-1) and extra-virgin quality.
Los autores agradecen a Fundación Produce Sonora A. C.
por su apoyo económico para la realización de este proyecto
y a los señores Javier González de la Riva y Bernabé Zavala
Aragón por su valiosa y esmerada ayuda en la conducción
de este experimento.
The Manzanillo cultivar can be alternative for table olives
and oil an acceptable oil yield (960 kg ha-1) to be higher than
other cultivars evaluated.
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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 29-36
Discriminación de tipos de calidad de agua de riego según atributos
químicos utilizando una técnica multivariada*
Discrimination of types of irrigation water quality by chemical
attributes using a multivariate technique
Javier Lorbes Medina1§, Yelitza García Orellana1, Carlos Ohep1 y Manuel Milla Pino2
Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Decanato de Agronomía. Cabudare, estado Lara. Tel. +582512592323. ([email protected]; [email protected]
edu.ve). 2Instituto Universitario de Tecnología de Yaracuy. San Felipe, estado Yaracuy. Tel. +584147935295. ([email protected]). §Autor de correspondencia:
[email protected]
1
Resumen
Abstract
Con el objetivo de discriminar tipos de calidad de agua para
riego según sus atributos químicos se consideró un experimento
donde se evaluó el efecto de tres tipos de calidad de agua en
la estructura de los suelos de la depresión de Quíbor, estado
Lara. Los tres tipos de aguas consideradas en la investigación
fueron: agua del embalse Yacambú (YAC), agua del embalse
Dos Cerritos (DCE) y agua de pozo (POZO). Se tomaron 12
muestras de cada una y se midieron sobre ellas las variables:
conductividad eléctrica (Ce) y los contenidos de calcio (Ca),
magnesio (Mg), sodio (Na), potasio (K), bicarbonatos (HCO3),
cloruros (Cl), sulfatos (SO4) y pH. Se utilizó el método del
análisis discriminante canónico con dos técnicas gráficas
multivariadas como la gráfica hipótesis-error (HE) y la gráfica
de estructura discriminante canónica para evaluar los datos.
Los resultados muestran diferencias significativas entre los tres
tipos de agua y las variables evaluadas más influyentes en su
discriminación fueron, Mg, Cl, Ce, SO4, Na y Ca. Las técnicas
gráficas muestran que se puede interpretar las diferencias
entre las aguas y relaciones entre variables y observaciones de
manera fácil y sencilla ofreciendo una buena alternativa para
analizar e interpretar datos.
In order to discriminate types of irrigation water quality
according to their chemical attributes was considered an
experiment where we evaluated the effect of three types of
water quality on soil structure of depression Quibor, Lara
state. The three types of waters covered by the research
were: reservoir water Yacambú (YAC), water reservoir Dos
Cerritos (DCE) and well water (WELL). 12 samples were
taken from each of them were measured variables: electrical
conductivity (EC) and the calcium (Ca), magnesium
(Mg), sodium (Na), potassium (K), bicarbonate (HCO3),
chlorides (Cl), sulfate (SO4) and pH. We used canonical
discriminant analysis method with two multivariate
techniques such as graphical charts and error hypothesis
(HE) and canonical discriminant structure plot to evaluate
the data. The results show significant differences between
the three types of water and the most influential variables
evaluated in discrimination were Mg, Cl, Ce, SO4, Na and
Ca graphs show techniques that can interpret the differences
between the waters and relationships between variables and
observations easily and simply offering a good alternative
to analyze and interpret data.
Palabras clave: análisis discriminante canónico, gráfica
HE, gráfica discriminante canónica.
Key words: canonical discriminant analysis, graphical HE,
canonical discriminant plot.
* Recibido: junio de 2013
Aceptado: noviembre de 2013
30 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Javier Lorbes Medina et al.
Tanto la calidad del agua de riego como el manejo adecuado
es esencial para la producción, ya que la calidad afecta los
rendimientos y las condiciones físicas del suelo, debido a que
el tipo de agua que se utilice puede tener efectos importantes.
The quality of irrigation water and the proper management
is essential for the production and quality affects yields and
soil physical conditions, because the type of water used can
have important effects.
Los diferentes parámetros que se consideran en la
determinación de la calidad del agua de riego, contemplan
características físicas, químicas y biológicas que definen
su adecuación y por ello se requiere de métodos de análisis
que tomen en cuenta las interrelaciones entre las distintas
variables de manera simultánea, lo cual se puede lograr
cuando se analiza desde un punto de vista multivariante.
The different parameters considered in determining the
quality of irrigation water , provide physical, chemical and
biological defining adequacy and therefore requires analysis
methods that take into account the relationships between
different variables simultaneously , which can be achieved
when analyzed from a multivariate perspective.
Muchas metodologías subyacen en el ámbito de la
estadística multivariante donde el problema de reducción
de la dimensionalidad de los datos es fundamental para cada
aplicación experimental. La limitación fundamental de las
técnicas multivariantes es la complejidad en la presentación
de los resultados y la interpretación de los mismos, sobre todo
cuando se tienen muchas variables, debido a las interrelaciones
entre ellas y a la variabilidad de características asociadas a
los modelos, lo cual ha conducido a muchos investigadores
a realizar análisis univariantes para cada una de las variables
por separado, con los consecuentes errores u omisiones en la
interpretación de sus resultados (Amaro et al., 2004).
Una técnica estadística multivariada bien desarrollada
que puede ser usada como ayuda o complemento en la
interpretación de los resultados es el análisis discriminante
canónico (ADC), la cual permite la identificación de
diferencias entre grupos (clases o tratamientos) a partir de
medidas de características de los individuos pertenecientes a
esos grupos y facilitar la comprensión de las relaciones entre
las variables evaluadas dentro de los mismos (Afifi y Clark
1996; Vaylay y Santen, 2002; Onofre y Ciriciofolo, 2004).
Recientemente han surgido una variedad de nuevos métodos
gráficos en el contexto del modelo lineal multivariado,
entre los que se encuentran las gráficas HE y de estructura
canónica (Friendly, 2006; 2007; Egesel et al., 2011), que
proveen una comparación visual directa de las matrices de
covarianza de la hipótesis y error, y su uso en aproximaciones
o proyecciones de bajo rango de datos multivariados para
desplegar una vista en baja dimensión de los resultados
basado sobre un análisis discriminante canónico.
El objetivo principal de este trabajo es discriminar tres tipos
de calidad de agua de riego desde el punto de vista de nueve
atributos químicos basado en el análisis discriminante
Underlie many methodologies in the field of multivariate
statistics where the problem of reducing the dimensionality
of the data is crucial for each experimental application.
The fundamental limitation of multivariate techniques
is the complexity in the presentation of the results and
the interpretation of them, especially when you have
many variables, due to the linkages between them and the
variability of characteristics associated with the models,
which has led many researchers to perform univariate
analysis for each of the variables separately, with consequent
errors or omissions in the interpretation of results (Amaro
et al., 2004).
A well-developed multivariate statistical technique that
can be used as an aid or supplement to the interpretation of
the results is the canonical discriminant analysis (ADC),
which allows the identification of differences between
groups (classes or treatments) from measurements of
characteristics individuals belonging to these groups and
facilitate understanding of the relationships between the
variables assessed within the same (Afifi and Clark 1996;
Vaylay and Santen, 2002; Onofre and Ciriciofolo, 2004 ).
Recently there have been a variety of new methods in the
context of graphics multivariate linear model, including
graphs are canonical structure and HE (Friendly, 2006, 2007;
Egesel et al., 2011), which provide a direct visual comparison
of the covariance matrices of the hypothesis and error and
use approximations or projections under multivariate data
range to display a low-dimensional view of the results based
on a canonical discriminant analysis.
The main objective of this paper is to discriminate three types
of irrigation water quality from the point of view of nine
attributes based chemicals canonical discriminant analysis
with two multivariate graphical techniques, the graph HE
canonical and canonical discriminant structure.
Discriminación de tipos de calidad de agua de riego según atributos químicos utilizando una técnica multivariada
canónico con dos técnicas gráficas multivariantes,
la gráfica HE canónica y de estructura discriminante
canónica.
Para la discriminación de los tipos de agua se evaluó el efecto
de tres tipos de calidad de agua en la estructura de los suelos
de la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela. Los tres
tipos de aguas consideradas en la investigación fueron:
agua del embalse Yacambú (YAC), agua del embalse Dos
Cerritos (DCE) y agua de pozo (POZO), en las cuales se
tomaron 12 muestras de cada una y se midieron sobre ellas
las siguientes variables: conductividad eléctrica (Ce), en ds
m-1; y los contenidos de calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio
(Na), potasio (K), bicarbonatos (HCO3), cloruros (Cl) y
sulfatos (SO4), todas medidas en miliequivalentes por litro
(meq l-1), y pH. El análisis estadístico fue hecho basado en
el modelo estadístico multivariante siguiente:
yijh= µh + τih + εijh
Donde: i = 1, 2, 3; j = 1, 2, . . . ,12; h = 1, 2, . . . , 9; yijh es el vector
multivariado de observaciones sobre la variable h para el
tratamiento i, en la observación j; µh es el vector multivariado
de medias general sobre la variable h; τih es el vector
multivariado de efectos en el tratamiento i sobre la variable
h, y εijh es el vector multivariado para errores aleatorios
asociado con el vector de observaciones yijh.
En la gráfica HE, la elipse de la hipótesis (H) es obtenida
de las sumas de cuadrados y productos para la hipótesis
(tratamientos), mientras que la elipse del error (E) es
obtenida de las sumas de cuadrados y productos para el
error. Por otro lado, la gráfica de estructura discriminante
canónica provee un resumen visual compacto de las
características resaltantes de los datos, ya que muestra todas
las observaciones, las medias de los grupos sobre las dos
variables canónicas más grandes, círculos de confianza
para estas medias, y vectores variables mostrando las
correlaciones de las variables respuestas con las funciones
canónicas (Egesel et al., 2011).
Para generar las gráficas HE y de estructura canónica con el
ADC se utilizaron los procedimientos PROC GLM y PROC
CANDISC del programa estadístico SAS (SAS, 1999),
conjuntamente con los programas macros CANPLOT,
HEPLOT y HECAN para las representaciones gráficas
(Friendly, 2006; 2007).
31
For the discrimination of the types of water, the effect of three
types of water quality on soil structure of depression Quibor,
Lara state, Venezuela. The three types of waters covered by
the research were: reservoir water Yacambú (YAC), water
reservoir Dos Cerritos (DCE) and well water (WELL),
in which 12 samples were taken from each of them were
measured the following variables: electrical conductivity
(EC), ds m-1, and the calcium (Ca), magnesium (Mg), sodium
(Na), potassium (K), bicarbonate (HCO3), chlorides (Cl)
and sulfate (SO4), all measured in milliequivalents per liter
(meq l-1), and pH. Statistical analysis was performed based
on the multivariate statistical model follows:
yijh= µh + τih + εijh
Where: i = 1 , 2, 3 , j = 1, 2, . . . , 12 , h = 1 , 2, . . . , 9; Yijh is
the multivariate vector of observations on the variable h for
treatment i at observation j; µh is the mean vector general
multivariate variable h; τ is the vector ih multivariate effects
in the treatment i on the variable h, and ε is the vector ijh
multivariate random errors associated with the vector of
observations yijh.
In the graph HE, the ellipse of the hypothesis (H) is obtained
from the sums of squares and products for the hypothesis
(treatments), while the error ellipse (E) is obtained from the
sums of squares and products for error. On the other hand, the
graph of canonical discriminant structure provides a compact
visual summary of the salient features of the data, as it shows
all observations, the means of the groups on the two canonical
variables larger circles of trust for these measures , variables
and vectors showing the correlations of the variables answers
canonical functions (Egesel et al., 2011).
To generate graphs and canonical structure HE the ADC
were used PROC GLM and PROC procedures CANDISC
SAS statistical program (SAS, 1999), together with macro
programs CANPLOT , HEPLOT and HECAN for graphs
(Friendly, 2006; 2007).
In both graphs the order and separation of treatment means
on each canonical variable , indicating how the linear
combination of the responses discriminate between types
of water and vector variables on the graph indicate the
correlation of each of the observed variables canonical
dimensions . With axes equal, the relative length of
each vector is proportional to its contribution to the
32 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
En ambas gráficas el orden y separación de las medias de los
tratamientos sobre cada variable canónica, indicará cómo esa
combinación lineal de las respuestas discrimina entre los tipos
de agua y los vectores variables sobre la gráfica indicarán
la correlación de cada una de las variables observadas con
las dimensiones canónicas. Con ejes igualados, la longitud
relativa de cada vector será proporcional a su contribución
a la discriminación entre los tratamientos, como también,
los ángulos entre los vectores indicarán aproximadamente
las correlaciones entre las diferencias medias de los grupos,
basado sobre la matriz H estandarizada proyectada en el
espacio de las dimensiones canónicas.
Así, la longitud relativa de cada vector será un indicativo de la
proporción de varianza explicada por esa variable y el ángulo
entre cada vector con cada función canónica será proporcional
a su correlación; por tanto los coeficientes de estructura
canónica total medirán la correlación lineal simple bivariada
entre una variable respuesta original y la variable canónica,
por lo que el coeficiente canónico reflejará la varianza que la
variable observada comparte con la variable canónica, y puede
ser interpretada en la valoración de la contribución relativa
de cada variable a cada función canónica.
Si existe una correlación positiva entre dos variables, los
vectores tendrán similar dirección, y mostrarán diversas
direcciones en el caso de una correlación negativa. La
longitud del vector relacionado indica qué tan bien la
variación de la variable puede ser explicada en el espacio
bidimensional. En otras palabras, cuanto más largo es un
vector, mejor interpretación es posible sobre la variable que
representa. Además, las formas de las elipses de la hipótesis
(H) y del error (E) en las gráficas HE brinda información
acerca de la distribución de los datos y las dimensiones
canónicas. Si el círculo de la hipótesis es anular significa
que la variación total es explicada por ambas dimensiones
canónicas igualmente, mientras que si es un elipsoide plano
entonces significa que la primera dimensión explica una
proporción mayor que la segunda dimensión. El diámetro
del círculo del error indica la tasa de error de la hipótesis, y
los niveles de los factores ubicados dentro de este círculo
tienen una alta tasa de error.
Los valores obtenidos para cada una de las nueve respuestas
estudiadas fueron sometidos a análisis exploratorios de
datos. Los resultados demostraron que ninguna variable
presentó desvíos significativos con relación a las suposiciones
de normalidad y homogeneidad de varianzas, indicando
ausencia de limitaciones para la realización del análisis de la
Javier Lorbes Medina et al.
discrimination between treatments, as well, the angles
between the vectors indicate correlations approximately
differences group means, and based on the matrix H
standardized projected the canonical space dimensions.
Thus, the relative length of each vector is indicative of the
proportion of variance accounted for by the variable and
the angle between each vector with each canonical function
is proportional to the correlation, and therefore the overall
structure coefficients measured canonical correlation simple
linear bivariate between an original response variable
canonical variable, so the canonical coefficient variance
reflect the observed variable shares with the canonical
variable, and can be interpreted in assessing the relative
contribution of each variable to each canonical function.
If there is a positive correlation between two variables, the
vectors will have similar vein, and show various directions
in the case of a negative correlation. Related vector length
indicates how well the variation of the variable can be
explained in two-dimensional space. In other words, the
longer a vector, the best performance possible on the variable
representing. Furthermore, the shape of the ellipses of
hypothesis (H) and the error (E) in the graphs HE provides
information about the distribution of data and the canonical
dimensions. If the circle of the hypothesis is void means that
the total variation is explained by both dimensions equally
canonical, while if it is a flat ellipsoid then it means that the
first dimension explains a higher proportion than the second
dimension. The diameter of the circle of error indicates the
error rate of the hypothesis, and the levels of factors located
within this circle have a high error rate.
The values obtained for each of the nine responses studied
underwent exploratory data analysis. The results showed that
significant deviations presented no variable in relation to
the assumptions of normality and homogeneity of variance,
indicating no limitations to the performance of the analysis
of variance of the data. It was found that the error vector
is multinormal distribution, verified by Mardia tests and
Henze-Multnorm Zirkler using the SAS macro version
8 (SAS, 1999), which also reports the Shapiro-Wilk test
for normality and univariate multivariate tests of Mardia
Skewness and Kurtosis and statistical T-Zirkler Henze.
ADC with canonical functions were generated which
allowed the separation of the three types of water which can
be verified through the Mahalanobis distance D2 between the
mean (centroid) of water types. They are shown in Table 1.
Discriminación de tipos de calidad de agua de riego según atributos químicos utilizando una técnica multivariada
33
varianza de los datos. Se comprobó que el vector de errores
tiene distribución multinormal, verificado por las pruebas
de Mardia y Henze-Zirkler usando el macro Multnorm
del SAS versión 8 (SAS, 1999), el cual reporta además las
pruebas de Shapiro-Wilk, para normalidad univariada y las
pruebas multivariadas de Asimetría y Curtosis de Mardia y
el estadístico T de Henze-Zirkler.
D2 values indicate that the greatest distance occurred
between YAC and WELL waters and the smaller YAC
and DCE, and although the distance between the waters
of YAC and DCE was the smallest (D2= 23.64), stockings
between three waters differ significantly (p<0.01),
indicating that the degree of separation between them is
relatively large.
Con el ADC se generaron funciones canónicas que
posibilitaron la separación de los tres tipos de aguas, lo
cual puede ser verificado a través de la distancia D2 de
Mahalanobis entre las medias (centroides) de los tipos de
aguas. Las mismas se muestran en el Cuadro 1.
Multivariate analysis revealed a significant effect for
treatments. The overall contrast based on the Wilks' Lambda
statistic has a value of 0.005, which is distributed as an F with
18 and 50 degrees of freedom and a p-value <0.01, indicating
that the multivariate contrast to differentiate between types
Cuadro 1. Distancias D2 de Mahalanobis, significancia para los contrastes entre las tres aguas y coordenadas centroides
para agua.
Table 1. Mahalanobis D2 distances, significance for the contrasts between the three waters and water centroid coordinates.
Agua
DCE
POZO
YAC
Distancias§ D2 y significanciaϮ
DCE
POZO
292.38
<0.0001
<0.0001
<0.0001
Centroides
YAC
23.64
450.79
Can 1
-4.28
12.75
-8.47
Valores de distancia cuadrada de Mahalanobis se muestran en la diagonal superior. ϮNivel de significancia P, se muestra en la diagonal inferior.
§
Los valores de D2 indican que la mayor distancia ocurrió entre
las aguas de YAC y POZO y la menor entre YAC y DCE, y
aunque la distancia entre las aguas de YAC y DCE fue la más
pequeña (D2= 23.64), las medias entre las tres aguas difieren
significativamente entre sí (p< 0.01), lo que indica que el
grado de separación entre las mismas es relativamente grande.
El análisis multivariante reveló un efecto significativo para
los tratamientos. El contraste global basado en el estadístico
Lambda de Wilks tiene un valor de 0.005, el cual se distribuye
como una F con 18 y 50 grados de libertad y un valor de p<
0.01; indicando que el contraste multivariante para diferenciar
entre los tipos de agua es altamente significativo considerando
las nueve respuestas simultáneamente. En el Cuadro 2, se
resumen los resultados del análisis discriminante canónico.
Se puede ver que la proporción explicada por el primer eje
canónico es de 0.988; indicando esto que la primera variable
canónica (Can 1) representa 98.8% de la varianza total, lo
cual coincide con la premisa básica del ADC que establece
que la primera función canónica debe expresar la máxima
variación entre los tratamientos. Se presentan también los
valores de correlación canónica de cada variable canónica
con los tipos de agua, resultando ambas significantes (p< 0.01)
Can 2
-1.36
0.27
1.09
of water is highly significant considering the nine responses
simultaneously. Table 2 summarizes the results of the
canonical discriminant analysis.
Cuadro 2. Resumen del análisis discriminante canónico.
Table 2. Summary of canonical discriminant analysis.
Variable Correlación Valor Proporción Nivel de
canónica canónica propio
significancia
Can 1
Can 2
0.99
0.73
91.81
1.14
0.988
0.012
<0.0001
0.0052
We can see that the proportion explained by the first
canonical axis is 0.988 , indicating that the first canonical
variable (Can 1) represents 98.8% of the total variance,
which is consistent with the basic premise of the ADC
which provides that the first function canonical should
express the maximum variation between treatments.
Also presented canonical correlation values of each
variable with the types of canonical water, resulting both
significant (p< 0.01) indicating that the two canonical
variables may explain the differentiation of three waters,
being Can 1 (0.99) canonical function having the highest
discriminating power.
Javier Lorbes Medina et al.
34 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
En el Cuadro 3, se reportan los coeficientes de la estructura
canónica total de las 9 variables evaluadas sobre las dos
funciones canónicas para los tipos de agua. La matriz de
estructura canónica total contiene las correlaciones entre las
variables y las funciones discriminantes canónicas, donde
se examinan las correlaciones simples entre las variables
originales y las funciones canónicas. Los pesos canónicos
reflejan la varianza que la variable observada comparte con la
función canónica, y puede ser interpretada en la evaluación de la
contribución relativa de cada variable a cada función canónica.
Cuadro 3. Coeficientes de la estructura canónica total de las
dos funciones canónicas y variación explicada (R2)
por cada vector variable.
Table 3. Canonical structure coefficients entire two
canonical functions and variance explained (R2)
for each vector variable.
Variable
Ce
Ca
Mg
Na
K
HCO3
Cl
SO4
pH
Can 1
0.87
0.49
0.99
0.84
0.11
0.33
-0.88
0.86
-0.24
Can 2
-0.19
0.38
0.03
-0.33
-0.13
0.06
0.20
0.16
-0.01
R2
0.77
0.31
0.97
0.76
0.02
0.11
0.80
0.74
0.06
Se observa que la primera variable canónica está dominada
por un valor grande para Mg (0.99), seguido por Cl
(-0.88), Ce (0.87), SO4 (0.86), Na (0.84) y Ca (0.49). La
segunda variable canónica está dominada por Ca (0.38) y
Na (-0.33), evidenciando que la calidad de las tres aguas
difiere principalmente en Mg, Cl, Ce, SO4, Na y Ca, y son
responsables de una porción importante de la discriminación
entre los tres tipos de agua.
Los coeficientes R2 que indican la proporción de variabilidad
explicada de cada vector variable, siendo Mg con un
valor de 0.97 el vector variable con mayor proporción de
explicación, seguido de Cl, Ce, Na y SO4. Esta explicación
se ve reflejada en las gráficas HE canónica y de estructura
discriminante canónica ilustrada en las Figuras 1 y 2,
In Table 3, we report the coefficients of the total canonical
structure 9 variables evaluated on the two canonical
functions for types of water. The Total canonical structure
matrix contains the correlations between variables
and canonical discriminant functions, which examines
the simple correlations between the original variables
and canonical functions. Canonical weights reflect
the variance observed variable shares the canonical
function, and can be interpreted in the evaluation of the
relative contribution of each variable to each canonical
function.
It is observed that the first canonical variable is dominated
by a large value for Mg (0.99), followed by Cl (-0.88), Ce
(0.87), SO4 (0.86), Na (0.84) and Ca (0.49). The second
canonical variety is dominated by Ca (0.38) and Na (-0.33),
showing that the three water quality differs mainly Mg,
Cl, Ce, SO4, Na and Ca, and are responsible for a major
portion of the discrimination between the three types of
water.
R2 coefficients that indicate the proportion of variability
explained by each vector variable, being Mg 0.97
with a value of the vector variable with the greatest
proportion of explanation, followed by Cl, Ce, Na, and
SO 4. This explanation is ref lected in the graphs HE
canonical discriminant canonical structure illustrated
in Figures 1 and 2, in which the canonical discriminant
projection takes into account the largest variation
between the averages of the three types of water relative to
the error.
4
Ca
YAC Cl
2
Can 2 (1,2%)
indicando que las dos variables canónicas pueden explicar la
diferenciación de las tres aguas, siendo Can 1 (0.99) la función
canónica que posee el mayor poder discriminante.
0
-6
POZO
Mg
DCE pH
-2
-4
SO4
HCO3
Ce
Na
Matriz:
Hipótesis
Error
-16 -14 -12 -10 -8 -6
-4
-2
0
2
4
6
8
10 12 14 16
Can 1 (98,8%)
Figura 1. Gráfica HE en el espacio discriminante canónico
bidimensional (2D) para los tres tipos de agua.
Figure 1. HE graphical canonical discriminant space (2D) for
the three types of water.
Discriminación de tipos de calidad de agua de riego según atributos químicos utilizando una técnica multivariada
Es aparente que la estructura de las medias es esencialmente
unidimensional con 98.8% de la variación, explicada por
grandes diferencias entre las tres aguas, principalmente
sobre las variables Mg, Ce, SO4 y Na, y en menor medida,
Ca, las cuales tienen correlación positiva con la primera
variable canónica y Cl, que tiene correlación negativa. Es
decir, 98.8% de la variación en las medias de las tres aguas es
explicada por una sola dimensión canónica, que corresponde
a valores grandes para POZO, y pequeñas para YAC y DCE
sobre Mg, Cl, Ce, SO4 y Na y moderado para Ca.
El orden y separación de las medias de los tratamientos sobre
las dos variables canónicas indica que Can 1 discrimina los
tres tipos de agua, mientras que Can 2, sólo discrimina entre
las aguas de YAC y DCE. Se observa que la mayor parte de
la variación entre las aguas (98.8%) puede ser explicada
por las diferencias entre las aguas de YAC y POZO y entre
DCE y POZO, donde esta última es alta en los contenidos
de Mg, Na, Ce y SO4.
En la Figura 2, se muestra la gráfica de la estructura
discriminante canónica. En la misma están representados
conjuntamente los individuos, los tratamientos y las
variables, así como los círculos de confianza alrededor
de la media de cada tratamiento que permite comparar
gráficamente las tres aguas.
Ésta gráfica muestra que la primera dimensión canónica está
reflejando las diferencias entre los tratamientos, con 98.8%
de la variación. Se observa que los círculos de confianza no
se interceptan, lo que significa que hay diferencias entre
los tres tipos de agua; principalmente sobre el primer eje
canónico. Las aguas de YAC y POZO son diferentes en
Mg, Cl, SO4, Ce y Na, porque al proyectar sus círculos de
confianza sobre el vector que representa a esas variables,
las proyecciones son disjuntas. Lo mismo se puede decir
de las aguas de DCE y POZO sobre las variables Mg, Cl,
SO4, Ce y Ca. La variable que más influye en la separación
de las aguas de YAC y POZO es Mg, porque el vector que
representa esta variable es casi paralelo a la recta que pasa
por los centroides de ambos. Para la separación de DCE y
POZO, las variables que más influyen son SO4 y Mg, y para
la separación de YAC y DCE Cl y Na. Las variables con
mayor correlación con el primer eje canónico son Mg, Cl,
Ce, SO4 y Na y con el segundo eje Ca y Na. Por tanto, las
4
Ca
YAC Cl
2
Can 2 (1,2%)
en las que la proyección discriminante canónica toma en
cuenta la más grande variación entre las medias de los tres
tipos de agua relativa al error.
35
0
DCE
-2
-4
-6
HCO3
SO4
K
Ce
Na
AGUA:
DCE
POZO
YAC
-12 -10
-8
-6
-4
POZO
Mg
pH
-2
0
2
4
Can 1 (98,8%)
6
8
10 12
14
16
Figura 2. Gráfica de la estructura canónica de los tres tipos
de agua.
Figure 2. Graph of the canonical structure of the three types
of water.
It is apparent that the structure is essentially one-dimensional
averages with 98.8% of the variance explained by significant
differences between the three waters, mainly on variables
Mg, Ce, Na, and SO4, and to a lesser extent, Ca, which have
correlation positive with the first canonical variant and Cl,
which has negative correlation. I.e. 98.8% of the variation in
the mean of the three water is explained by a single canonical
dimension, corresponding to large values for WELL, and
small for YAC and DCE on Mg, Cl, Ce, Na, and SO4 and
moderate Ca.
The order and mean separation of treatments on the two
canonical variables indicates that Can one discriminate
the three types of water while Can 2, only discriminates
between water and DCE, YAC. It is observed that most of
the variation between the waters (98.8%) can be explained
by the differences between the YAC and water and between
DCE and WELL WELL, where the latter is high in content
of Mg, Na, Ce and SO4.
The Figure 2 shows the graph of the canonical discriminant
structure. In the same individuals are represented together,
treatments and variables and trusted circles around the
mean of each treatment can graphically compare the three
waters.
This graph shows that the first canonical dimension is
reflecting the differences between treatments with 98.8%
of the variation. It is observed that no confidence circles
intersect, which means that there are differences between
the three types of water on the first shaft mainly canonical.
The YAC and WELL waters are different in Mg, Cl, SO4,
Ce and Na, because the project their circles of trust on the
vector representing these variables, the projections are
Javier Lorbes Medina et al.
36 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
variables Mg, Cl, Ce, SO4, Na y Ca, son las que presentan
la mayor proporción de varianza explicada (R2) con los dos
ejes canónicos.
Conclusiones
Debido a la importancia que tiene conocer cómo es el agua que
se utiliza para regar, especialmente si proviene de diferentes
fuentes, en el presente artículo se discriminan claramente los
tres tipos de agua, según sus atributos químicos. Los resultados
muestran que el análisis discriminante canónico con las
gráficas HE y de estructura canónica usadas conjuntamente,
permitieron identificar relaciones importantes entre las
variables respuestas y los tratamientos evaluados de una
manera resumida y compacta, brindando una buena alternativa
para analizar datos de este tipo de estudios. La técnica permitió
diferenciar claramente los tratamientos e identificar las
variables más importantes en la discriminación de los tres
tipos de agua. Las variables evaluadas que más influyen en
la separación de las tres aguas, fueron Mg, Cl, Ce, SO4, Na y
Ca, y estas diferencias están básicamente sobre el primer eje
canónico. El agua de Pozo se diferencia grandemente de las
aguas de Yacambú y de la de Dos Cerritos, y está relacionada
principalmente con las variables Mg, Ce, Na y SO4.
Literatura citada
Afifi, A. A. and Clark, V. 1996. Computer-aided multivariate analysis.
3th. Chapman and Hall, London.
Amaro, R.; Vicente Villardón, J. L. y Galindo Villardón, M. P. 2004.
MANOVA-Biplot para arreglos de tratamientos con dos
factores basado en modelos lineales generales multivariantes.
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Egesel, C. O.; Kahnman, F. and Güi, M. K. 2011. Discrimination of maize
inbreds for kenel quality traits and fatty acid composition by a
multivariate technique.Acta Sci.Agron. Maringá, 33 (4):613-620.
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Friendly, M. 2007. HE plots for multivariate general linear models. J.
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Onofri A. e E, Ciriciofolo. 2004. Characterisation of yield quality in
durum wheat by canonical variate anaysis. Proceedings VIII
ESA Congress Ëuropean Agriculture in a global context",
Copenhagen, 11-15 July 2004. 541-542 pp.
disjoint. The same can be said of the waters of DCE and
WELL on variables Mg, Cl, SO4, Ce and Ca. The most
influential variable in the separation of water is WELL
and YAC, because the vector that represents this variable
is almost parallel to the line through the centroids of both.
For the separation of DCE and WELL, the most influential
variables are SO 4 and Mg, and for the separation of
YAC and DCE of Cl and Na. The variables with highest
correlation with the first canonical axis are Mg, Cl, Ce,
SO4 and Na and the second axis Ca and Na. Therefore, the
variables Mg, Cl, Ce, SO4, Na and Ca, are those with the
highest proportion of variance explained (R2) with the
two canonical axes.
Conclusions
Due to the importance of knowing what water is used for
irrigation, especially if it comes from different sources,
in this article clearly discriminate the three types of
water, according to their chemical attributes. The results
show that the canonical discriminant analysis with
graphs and canonical structure HE used together, helped
identify important relationships between the response
variables and the treatments evaluated in a condensed and
compact, providing a good alternative to analyze data
from these studies. The technique allowed us to clearly
differentiate the treatments and identify the most i
mportant variables in discriminating the three types
of water. The evaluated variables that influence the
separation of the three waters were Mg, Cl, Ce, SO4, Na
and Ca, and these differences are basically on the first
canonical axis. Well water greatly differs Yacambu water
and Dos Cerritos, and is mainly related to variables Mg,
Ce, Na, and SO4.
End of the English version
Statistical Analysis System (SAS) Institute. 1999. SAS user’s guide.
Statistics. Version 8. SAS Inst., Cary, NC. USA. Quality, and
elemental removal. J. Environ. Qual. 19:749-756.
Vaylay, R. and van Santen, E. 2002. application of canonical discriminant
analysis for the assessment of genetic variation in tall fescue.
Crop Sci. 42:534-539.
Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 37-48
Hallazgos ultraestructurales en lesiones foliares asociadas
a ‘vena roja’ en helecho hoja de cuero*
Ultrastructural findings in foliar lesions associated
with ‘red vein’ in leather leaf fern
María del Milagro Granados-Montero1§, Ethel Sánchez-Chacón2, Maribel Vargas-Montero2 y Cinthya Barboza-Aguilar2
Universidad de Costa Rica- Centro de Investigación en Protección de Cultivos. Sede Central Rodrigo Facio. Escuela de Agronomía. San José, Costa Rica. Tel. 506 2511
4214. C. P. l 2060. San José. 2Universidad de Costa Rica-Centro de Investigación en Estructuras Microscópicas. Ciudad de la Investigación. San José, Costa Rica. (ethel.
[email protected]; [email protected]; [email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
La vena roja del helecho hoja de cuero (Rumorah adiantiformis)
se cataloga como una enfermedad de etiología desconocida,
ya que no se conoce cuál es su agente o factor causal. Ésta
alteración, al igual que el síndrome de Sterloff (SS), se ha
venido presentando desde hace varios años en Costa Rica,
lo que ha producido situaciones económicas desfavorables,
reduciendo el área sembrada en 60% y provocando una
disminución en los puestos de trabajo 70%. Se registra muy
poca investigación a nivel mundial que caracterice ambas
patologías, por lo que es imposible realizar una estrategia
de manejo apropiada, lo que conlleva al aumento del costo
económico, social y ambiental del cultivo. Con el fin de
describir ultraestructuralmente los síntomas de la enfermedad,
se colectó tejido foliar por un período de dos años (2007
y 2008) en Poás de Alajuela, Costa Rica, y se realizaron
observaciones mediante microscopia electrónica de barrido y
transmisión. Los tejidos con síntomas revelaron la presencia
de cristales laminados en las células del mesófilo esponjoso
y acumulaciones cristalinas amorfas en el parénquima del haz
vascular, así como gran cantidad de cristales en las vacuolas
del mesófilo esponjoso. Éstos cristales, aparentemente, están
compuestos por oxalato de calcio, no se evidenció presencia
de cristales en tejidos asintomáticos. Este artículo describe
los hallazgos ultraestructurales en follaje con y sin síntomas
The red vein leather leaf fern (Rumorah adiantiformis) is
classified as a disease of unknown etiology, and it is not known
what his agent or causal factor. This alteration, like Sterloff
syndrome (SS) has been presenting for several years in Costa
Rica, which has produced unfavorable economic conditions,
reducing the area planted in 60% and causing a decrease in
jobs 70%. Very little is recorded worldwide research that
characterizes both conditions, so it is impossible to make an
appropriate management strategy, which leads to increased
economic costs, social and environmental dimensions of
culture. In order to describe ultrastructural symptoms of
the disease, leaf tissue was collected for a period of two
years (2007 and 2008) in Poas, Alajuela, Costa Rica, and
observations were made by scanning electron microscopy
and transmission. Tissues with symptoms revealed the
presence of laminated glass in spongy mesophyll cells and
amorphous crystalline accumulations in the parenchyma of
the vascular bundle, as well as lots of crystals in the spongy
mesophyll vacuoles. These crystals are apparently calcium
oxalate compounds, no evidence of crystals in the presence of
asymptomatic tissues. This article describes the ultrastructural
findings foliage with and without symptoms of red vein fern
plants and mentioned as a possible cause stress conditions
nutritional imbalances.
* Recibido: julio de 2013
Aceptado: octubre de 2013
María del Milagro Granados-Montero et al.
38 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
de vena roja en plantas de helecho y menciona como una
posibilidad de la causa condiciones de estrés por desbalances
nutricionales.
Key words: Rumorah adiantiformis, ultrastructure, crystals,
electron microscopy.
Palabras clave: Rumorah adiantiformis, ultraestructura,
cristales, microscopia electrónica.
Introduction
Introducción
El helecho hoja de cuero (Rumorah adiantiformis (G.
Forst.) Ching) durante más de 20 años ha generado divisas
importantes para Costa Rica, debido a sus altos niveles de
exportación. Para el 2010 generó US$52 millones; así, el
sector helechero aportó alrededor de 80% de las exportaciones
de follaje en el país (Rainforest Alliance, 2010; Chaves, 2010).
De acuerdo con Torres-Tamayo (1998), este follaje tiene
gran presencia en el mercado de ornamentales verdes como
complemento de los ramos de flores por su mayor vida útil,
color más llamativo y su fronda coriácea de larga duración.
Desde sus inicios, este cultivo ha permitido la creación de
fuentes de trabajo con mano de obra mixta y con niveles
de salario superiores a cualquiera de las otras actividades
agrícolas. Según Gónzalez et al. (1998) y Gil (2003), hasta
inicios de la década anterior se consideraba a nivel mundial
que Costa Rica era el primer país productor de este follaje,
superando a Estados Unidos de América quién inició con la
actividad, ya que no producía los volúmenes de exportación
como los registrados en Costa Rica.
Las principales razones por las que el helecho producido en
Costa Rica desplazó al de Florida del mercado europeo, son la
calidad, tomando en cuenta la apariencia fresca, la ausencia
de manchas y daños mecánicos, así como, la consistencia
en la producción (volumen similar a lo largo de todo el
año), además, los productores de Florida han tenido serios
problemas para mantener su nivel de productividad, debido a
la aparición de nuevas enfermedades y catástrofes climáticas,
como los huracanes (Berrocal, 1996; González et al., 1998).
En Costa Rica, la producción de helechos se ha visto disminuida.
Berrocal (1996), indica que la aparición de problemas
fitosanitarios se ha multiplicado hasta convertirse en una de las
limitantes más grandes de este cultivo. Dentro de los patógenos
identificados que afectan el helecho están los hongos Pythium
sp., Thielaviopsis sp. y Rhizoctonia sp., los cuales atacan la
parte subterránea de la planta; Alternaria sp., Cercospora sp.,
The leather leaf fern (Rumorah adiantiformis (G. Forst.)
Ching) for over 20 years has created major currencies for
Costa Rica, due to high export levels. For 2010 generated
$ 52 million, so the fern industry contributed about 80%
of exports of foliage in the country (Rainforest Alliance,
2010; Chaves, 2010). According to Torres-Tamayo
(1998), the foliage has a strong presence in the market of
ornamental green to complement the bouquets for their
longer life, more vibrant color and long lasting leathery
foliage.
Since its inception, this crop has enabled the creation of jobs
with joint labor and wage levels higher than any of the other
agricultural activities. According to González et al. (1998)
and Gil (2003), until the beginning of the previous decade
was seen worldwide that Costa Rica was the first country
in the foliage, surpassing the United States of America who
initiated the activity, and that did not produce the volumes
export as recorded in Costa Rica.
The main reasons that the fern produced in Costa Rica
moved to Florida from the European market, are quality,
taking into account the fresh appearance, the absence of
staining and mechanical damage, as well as consistency
in production (similar volume along all year) also Florida
growers have had serious trouble keeping your productivity
level, due to the emergence of new diseases and climatic
catastrophes such as hurricanes (Berrocal, 1996; González
et al., 1998).
In Costa Rica, the production of ferns has been diminished.
Berrocal (1996) indicates that the occurrence of plant
health problems has grown to become one of the biggest
limitations of this crop. Among the pathogens identified
are affecting fungi fern Pythium sp., Thielaviopsis sp. and
Rhizoctonia sp., which attack the underground parts of the
plant, Alternaria sp., Cercospora sp., Colletotrichum sp.,
Cylindrocladium sp. and Ascochyta sp. that cause leaf spots
and the bacterium Pseudomonas sp. that produces a disease
known as yellow vein. Also, the nematode Pratylenchus
penetrans (Cobb) although no significant damage occurs
in the plant, cause discoloration of the frond, in addition
Hallazgos ultraestructurales en lesiones foliares asociadas a ‘vena roja’ en helecho hoja de cuero
Colletotrichum sp., Cylindrocladium sp. y Ascochyta sp. que
producen manchas foliares y la bacteria Pseudomonas sp.
que produce una enfermedad conocida como vena amarilla.
También, el nematodo Pratylenchus penetrans (Cobb) que
aunque no produce daños importantes en la planta, causa
decoloración de la fronda; además existen varias especies de
Aphelenchoides que atacan la hoja produciendo manchas negras
y Paratrichodorus acutus (Bird) (López y Vílchez, 1991).
Sin embargo, en Costa Rica los problemas fitosanitarios
restrictivos para alcanzar la productividad demandada de rollos
por hectárea son dos enfermedades de etiología desconocida,
a saber, el Síndrome de Sterloff (SS), caracterizado por la
deformación y maduración prematura de las frondas, así como
estrías cloróticas en las pinnas; y la Vena Roja (VR), cuyos
síntomas incluyen clorosis intervenal seguida de necrosis parda
rojiza en el ápice de las hojas y la vena principal o secundarias
(lo que da origen al nombre de la alteración), luego se presentan
manchas o pecas rojizas sin patrón definido en la lámina
foliar, las que muchas veces se inician de la punta de la pinna
hacia el centro, por último marchitez y muerte prematura de
la fronda. La incidencia y la severidad de los síntomas de VR
se incrementan luego de períodos lluviosos y pueden llegar a
alcanzar 50% de daño (Flores, 2010. Com. Per.).
Como se dijo antes, se registra muy poca información
acerca de estas alteraciones. Este punto se hace notable, ya
que, al no contar con un diagnóstico preciso y confiable,
es imposible efectuar una estrategia de manejo apropiada.
Hasta ahora los productores utilizan medidas de combate
inadecuadas y por ende ineficaces. Desde su aparición han
intentado diversas maneras de combate, sin éxito, lo que
les provoca grandes pérdidas económicas.
De acuerdo a (Cerdas, 2010. Com. Per.) en los últimos
5 años muchas de las empresas dedicadas al cultivo
han cesado funciones. Mientras algunos productores
han invertido grandes sumas de dinero en programas de
erradicación y resiembra, otros han decidido cambiar
de cultivo; han eliminado lotes de helecho y renovando
con aralia (Fatsia japonica (Thunb.) Decne & Planch.)),
aunque reciben menos ingresos por la venta de este follaje,
estos son constantes y con menor margen de pérdidas.
La VR se maneja por medio de aplicaciones de agroquímicos,
ya que los productores asumen que el agente causal es un
fitoplasma; no obstante, los resultados de las aplicaciones
son erráticos y no se cuenta con evidencia científica que
confirme su presencia.
39
there are several Aphelenchoides species that attack the
black spots producing sheet Paratrichodorus acutus (Bird)
(López and Vílchez 1991).
However, in Costa Rica restrictive phytosanitary problems
to productivity demanded of rolls per hectare are two
diseases of unknown etiology, namely Sterloff Syndrome
(SS), characterized by deformation and premature ripening
of the fronds and chlorotic streaks in the pinnae, and Red
vein (VR), whose symptoms include chlorosis followed
by necrosis reddish brown at the apex of the leaves and the
main or secondary vein (which gives rise to the name of the
alteration), then reddish spots or freckles have no definite
pattern in the leaf blade, which often begins at the tip of the
pinna toward the center, finally wilting and premature death
of the foliage. The incidence and severity of the symptoms of
VR increased after rainy periods and can reach 50% damage
(Flores, 2010. Per. Com).
As stated earlier, there is very little information about these
changes. This point is significant, because, not having
a reliable and accurate diagnosis is impossible to make
a proper management strategy. So far the producers use
inadequate measures and thus combat ineffective. Since its
emergence have tried various ways to combat unsuccessfully
what causes them great economic losses.
According to Cerdas, (2010, Pers. Com.) in the last five
years many companies have ceased cultivated functions.
While some producers have invested large sums of money
on eradication and replanting programs, others have
decided to change crops, have eliminated lots of fern and
renewing with Aralia (Fatsia japonica (Thunb.) Decne
& Planch.)), although they receive less income from the
sale of this foliage, these are constant and less margin
losses.
The VR is handled through application of agrochemicals,
as producers assume that the causative agent is a
phytoplasma; however, the application results are erratic
and there is no scientific evidence to confirm their
presence.
Globally, there is only a report of a similar disease Sterloff
syndrome called syndrome Fern distortion , FDS for
short in English, which according to Kloepper (2007)
and Kloepper et al. (2010) is present in 60% of the fern
farms of Costa Rica and is twisting and distortion of the
foliage, sometimes with chlorotic streaks and tan. This
María del Milagro Granados-Montero et al.
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Anivel mundial, solamente existe el reporte de una enfermedad
similar al síndrome de Sterloff, denominada síndrome de la
distorsión del helecho, FDS por sus siglas en inglés, la cual de
acuerdo a Kloepper (2007) y Kloepper et al. (2010) está presente
en 60% de las fincas helecheras de Costa Rica y consiste en
el torcimiento y distorsión de las frondas, algunas veces con
estrías cloróticas y bronceadas. Esta enfermedad está asociada a
la presencia de una bacteria endofítica a nivel de rizoma, la cual
incrementa sus poblaciones luego de repetidas aplicaciones
del fungicida sistémico benlate (Kloepper et al., 2012).
De acuerdo a (Kopler, 2010. Com. Per.) uno de los síntomas
que pueden estar asociados al FDS es la vena roja, pero no
se ha hallado evidencia de su relación con la presencia de
la bacteria. Menciona además, que no se conoce el grado
de asociación de ambos síntomas (FDS y VR), pero que
son problemas complejos, en los que intervienen muchos
factores e interacciones entre ellos.
Debido a la incertidumbre del origen de la enfermedad y de
su epidemiología, se desarrolló esta investigación, como
una primera etapa descriptiva, con la finalidad de proveer
información útil para un posterior entendimiento de la causa,
su desarrollo espacio-temporal y manejo.
Materiales y métodos
Las muestras se colectaron en una finca ubicada en Poasito de
Alajuela con coordenadas 10° 10' 0" latitud norte 84° 12' 0"
longitud oeste y con una altitud aproximada a los 1 200 msnm
y con suelos del orden andisol. Se realizaron seis muestreos
en dos años consecutivos (2007 - 2008). Cada muestra constó
de 600 g de tejido foliar, él cuál se dividió para ser procesado
para observación en microscopía electrónica, para análisis
fitopatológico de hongos y bacterias, y para análisis de la
concentración de nutrientes. Las observaciones microscópicas
estuvieron focalizadas en la revisión de las venas principales
de las frondas (con o sin síntomas).
Caracterización en campo
Se visitó 4 veces (2 en estación seca y 2 en estación lluviosa)
el área de la finca que reiteradamente presentaba síntomas
de la alteración, se determinó su distribución espacial y
se colectó una gama de síntomas foliares asociados a la
alteración. También, se visitaron áreas sin problemas y
se tomaron muestras de frondas asintomáticas. Se trató
disease is associated with the presence of endophytic
bacteria rhizome level, which increases their populations
after repeated applications systemic fungicide Benlate
(Kloepper et al., 2012).
According to (Kopler, 2010. Pers. Com.) one symptom that
may be associated the FDS is red vein, but no evidence has
been found of their relationship to the presence of bacteria.
Mention also is not known the degree of association
of both symptoms (FDS and UI), but are complex
problems that involve many factors and interactions
between them.
Due to the uncertainty of the origin of the disease and its
epidemiology, this research was developed as an initial
descriptive phase, in order to provide useful information
for further understanding of the causes, development and
management spacetime.
Materials and methods
Samples were collected from a farm in Alajuela Poasito
with coordinates 10° 10' 0" North latitude 84° 12' 0"
West longitude and at an elevation of about 1 200 meters
above sea level the soil and andisol order. Six samplings
were conducted in two consecutive years (2007-2008).
Each sample consisted of 600 g of leaf tissue, it which
was divided to be processed for electron microscopy
observation for analysis of fungal and bacterial plant
pathology, and for analysis of the concentration of
nutrients. Microscopic observations were focused on the
review of the main veins of the fronds (with or without
symptoms).
Field characterization
Was visited 4 times (2 in dry season and wet season 2) the
area of the farm that repeatedly showed signs of alteration,
its spatial distribution was determined and collected a
range of foliar symptoms associated with the alteration.
Also, smooth areas were visited and sampled fronds
asymptomatic. Ordering treated symptoms gradually
according to the amount of tissue affected by frond
(severity), in order to have an idea of the developmental
stages of the disease. The samples were transported to the
laboratory where procedures were performed as described
below. For purposes of this study, the material was divided
Hallazgos ultraestructurales en lesiones foliares asociadas a ‘vena roja’ en helecho hoja de cuero
de ordenar los síntomas de manera gradual de acuerdo a la
cantidad de tejido afectado por fronda (severidad), con el fin
de tener una idea de las etapas de desarrollo de la enfermedad.
Las muestras fueron trasladadas al laboratorio donde se
realizaron los procedimientos descritos más adelante. Para
fines de este estudio, el material se dividió solamente en,
“sano” si no presentaba ningún síntoma visible y en “vena
roja” cuando las pinnas presentaban coloración rojiza en las
venas principales o secundarias. No se tomó material con
daños muy avanzados, ya que en estos casos es imposible
determinar si sus características ultraestructurales se deben a
la alteración en estudio o a procesos de senescencia Figura 1.
Microscopia electrónica de barrido y transmisión (MEB
y MET)
Las muestras se procesaron tanto para ser observadas en
microscopia electrónica de barrido como de transmisión.
Las secciones de frondas procesadas para microscopia de
barrido, fueron fijadas en solución de glutaraldehido 2.5%
y paraformaldehido 2% en amortiguador de fosfato de sodio
(0.1M pH 7.4), posteriormente se lavaron en amortiguador,
se pos-fijaron con tetraóxido de osmio 2%, se lavaron
con agua destilada y se colocaron en sacarosa 2M (como
crioprotector), para congelarlas en nitrógeno líquido.
Luego se procedió a seccionarlas y se descongelaron en
sacarosa 2 M, se lavaron cinco veces con agua destilada
y se deshidrataron en una gradiente ascendente de etanol
(30% - 100%). Posteriormente se realizaron cuatro cambios
con alcohol terbutílico y se secaron en un Sublimador marca
Eiko ID-2, Japón. Una vez secas, las muestras se orientaron
y montaron en bases de aluminio utilizando cinta adhesiva
doble cara de carbón, se cubrieron con 30 nm de oro en un
cobertor iónico marca Eiko-ID-2, Japón. Se observaron
con el microscopio electrónico de barrido Hitachi, S-570
(Japón), a un voltaje de 15 Kv. Las micrografías se tomaron
utilizando cámara digital modelo Pentax K 100 acoplada
al microscopio electrónico.
Las muestras procesadas para microscopia electrónica de
transmisión se fijaron y pos-fijaron de la misma forma que
para microscopia de barrido, seguidamente se deshidrataron
en el gradiente de etanol, se infiltraron con resina Spurr y
se polimerizaron a 70 °C durante 72 h. Se realizaron cortes
para microscopia de luz (0.35 µm) y cortes ultrafinos (60-70
nm) utilizando un ultramicrótomo marca Reichert Ultracut,
luego se contrastaron con acetato de uranilo al 4% en metanol
y con hidróxido de plomo. Se prepararon aproximadamente
150 rejillas con cortes y fueron observadas a 100 Kv con
41
only "healthy" but had no visible symptoms and "red vein"
when the pinnae had reddish in primary or secondary
veins. No damage was taken very advanced material,
since in these cases it is impossible to determine whether
ultrastructural characteristics are due to the alteration in
study or senescence processes Figure 1.
A
B
C
D
E
Figura 1. A. Plantación sana. Se observa el crecimiento de
frondas nuevas (color verde claro); B. Plantación
con síntomas. Se observan parches de plantas
enfermas (color pardo); C. Frondas sanas; D.
Frondas con síntomas de clorosis; y E. Frondas con
uno de los síntomas de “VR”.
Figure 1. A. Planting healthy. It shows the growth of new fronds
(light green); B. Planting with symptoms. Patches
were observed diseased plants (dun); C. Healthy
fronds; D. Fronds with chlorosis symptoms, and E.
Fronds with one of the symptoms of “VR”.
Scanning electron microscopy and transmission (TEM
and SEM)
Samples were processed both to be observed in scanning
electron microscopy and transmission. Fronds sections
processed for scanning microscopy were fixed in 2.5%
glutaraldehyde solution and 2% paraformaldehyde in
sodium phosphate buffer (0.1M pH 7.4), then washed in
buffer, is post- fixed in osmium tetroxide 2%, washed with
María del Milagro Granados-Montero et al.
42 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
microscopios electrónicos de transmisión marca Hitachi
modelos H-7000 y H-7100. Las micrografías fueron tomadas
utilizando placas fotográficas Fuji (Japón).
Análisis fitopatológico
A cada muestra se le realizó un análisis fitopatológico
el cual consistió en hacer aislamientos en medios de
crecimiento básicos y registrar cuáles hongos o bacterias
se recuperaron; se utilizó la metodología propuesta por
Agrios (2005). Una vez que se obtuvo el cultivo puro
del microorganismo aislado, se procedió a realizar su
identificación a nivel morfológico; en el caso de hongos
de acuerdo a sus características en cultivo y estructuras
microscópicas, y según el perfil bioquímico por medio de
la prueba API-20, en el caso de bacterias.
Análisis químico foliar
De cada muestra de tejido se tomó una submuestra de
500 g para realizar análisis químico completo y conocer
el estado nutricional de las plantas. Se determinaron las
concentraciones de N, P, Ca, Mg, K, S, Fe, Cu, Zn, Mn y B.
Resultados y discusión
De acuerdo a las observaciones realizadas en campo, se
determinó que la alteración estaba distribuida de forma
uniforme en el área de la finca donde se colectaron las
muestras y que se presentaba alta diversidad de síntomas en
la misma planta, principalmente en época lluviosa, lo que no
permitió desarrollar una adecuada descripción del progreso
de la alteración, ni relacionar la severidad del problema con el
estado de las plantas. Se observaron síntomas desde clorosis
intervenales iniciales (sin coloración rojiza de venas) hasta
necrosis total de las frondas (senescencia prematura) con
venas completamente rojas, en la misma planta.
Aunque se presume que la alteración puede ser debida a un
fitoplasma, como en el caso del crisantemo, se consideró
importante conocer la presencia de hongos o bacterias, para
tratar de asociar la aparición de los síntomas con presencia
de estos organismos. A partir de los análisis fitopatológicos
de tejido dañado se recuperaron los hongos Pestalotia sp.,
Alternaria sp. y Glomerella sp., así como las bacterias
distilled water and placed in 2M sucrose (as cryoprotectant)
to freezing in liquid nitrogen. Then, using a sectioning and
thawed in 2 M sucrose, washed five times with distilled
water and dehydrated in an ascending ethanol gradient (30%
- 100%). Subsequently there were four changes Butyl alcohol
and dried in a sublimator mark Eiko ID -2, Japan. Once dry,
the samples were oriented and mounted on aluminum bases
using double sided tape coal, covered with 30 nm of gold
in a blanket ion brand Eiko -ID-2, Japan. We observed with
the Hitachi scanning electron microscope, S-570 (Japan),
at a voltage of 15 kV. The micrographs were taken using
digital camera Pentax K model 100 coupled to the electron
microscope.
Samples processed for transmission electron microscopy
were fixed and post- fixed in the same way as for scanning
microscopy, then dehydrated in the gradient of ethanol,
infiltrated with Spurr resin and polymerized at 70 °C for
72 h. Sections were prepared for light microscopy (0.35
µm) and ultrathin (60-70 nm) using a Reichert Ultracut
ultramicrotome mark, then contrasted with uranyl acetate
at 4% methanol and with lead hydroxide. Approximately
150 grids were prepared with cuts and were observed at
100 Kv transmission electron microscopes Hitachi Model
H-7000 and H-7100. The micrographs were taken using
photographic plates Fuji (Japan).
Phytopathologic analysis
Each sample was phytopathologic analyzed which isolates
was to make basic growth media and record what fungi or
bacteria were recovered, we used the methodology proposed
by Agrios (2005).
Once obtained the pure culture of the organism isolated
we proceeded to perform at morphological identification,
in the case of fungi according to their characteristics in
culture and microscopic structures, and according to
the biochemical profile using API-20 test, in the case of
bacteria.
Foliar chemical analysis
From each tissue sample was taken a subsample of 500 g
for complete chemical analysis and the nutritional status
of the plants. The concentrations of N, P, Ca, Mg, K, S, Fe,
Cu, Zn, Mn and B.
Hallazgos ultraestructurales en lesiones foliares asociadas a ‘vena roja’ en helecho hoja de cuero
Pseudomonas luteola (Kodoma) y P. fluorescens (Migula),
Sphingomonas paucimobillis (Holmes), Burkholderia
cepacia (Palleroni & Holmes) y Xanthomonas sp. Sin
embargo, estos organismos fueron aislados también a partir
de follaje asintomático para vena roja.
Los hongos Pestalotia sp. y Alternaria sp., así como
las bacterias del género Pseudomonas son mayormente
oportunistas, lo que significa que se alojan en un hospedero
que generalmente presenta condiciones de estrés, el cual
puede deberse a desbalances nutricionales por deficiencia
o toxicidad, inadecuado contenido de agua (estrés hídrico
por inundación o sequía), temperaturas extremas o cambios
bruscos, así como cualquier otro factor que debilite la
fisiología normal de la planta.
El estudio por medio de microscopia electrónica de barrido
(MEB) a las muestras asintomáticas mostró que los haces
vasculares se encuentran normales y sin ningún tipo de
alteración ultraestructural. Mientras que, en el sistema
vascular de las frondas enfermas se presentan alteraciones
morfológicas, los conductos son más pequeños que los de
una planta sana y presentan un recubrimiento en las paredes
externas con un material de apariencia friable y cristalina, del
cual no se conoce su composición. No se observó ninguna
estructura propia de hongos o bacterias (Figura 2).
43
Results and discussion
According to field observations it was determined that the
alteration was evenly distributed in the area of the farm where
the samples were collected and presented high diversity of
symptoms in the same plant, mainly in the rainy season,
which not possible to develop an adequate description of the
progress of the alteration, or relate the severity of the problem
with the state of the plants. Symptoms were observed from
initial interveinal chlorosis (without reddish veins) to total
frond necrosis (premature senescence) with fully red veins,
on the same floor.
Although it is presumed that disruption may be due to
a phytoplasm, as in the case of chrysanthemums, it was
considered important to know the presence of fungi or
bacteria, to try to associate the appearance of symptoms with
the presence of these organisms. From the analysis of damaged
tissue phytopathological fungi recovered Pestalotia sp.
Alternaria sp. and Glomerella sp. and bacteria Pseudomonas
luteola (Kodoma) and P. fluorescens (Migula), Sphingomonas
paucimobillis (Holmes), Burkholderia cepacia (Palleroni &
Holmes) and Xanthomonas sp. However, these organisms
were also isolated from asymptomatic foliage for red vein.
Pestalotia sp fungi. and Alternaria sp., and bacteria of the
genus Pseudomonas are mostly opportunistic, which means
staying in a host which is generally stressful conditions,
which may be due to nutritional imbalances deficiency or
toxicity, inadequate water content (stress water flood or
drought), extreme temperatures or sudden changes, and any
other factor that weakens the normal physiology of the plant.
A) SANA
B) CON VENA
ROJA
Figura 2. A. Planta sana. Elementos de los vasos del xilema. Note
la ornamentación escalariforme y la gruesa pared
lignificada. No se observa alteración alguna. Esc. 10
µm; y B. Planta con síntomas. Los elementos de los
vasos presentan una consistencia laxa y un material
granular que no fue identificado. Esc. 6.1 µm.
Figure 2. A. Healthy plant. Elements xylem vessels. Note the
decoration scalariform thick and lignified wall. No
alteration is observed. Esc 10 microns, and B. Plant
with symptoms. The elements of the glasses have a
loose consistency, and a granular material was not
identified. Esc 6.1 microns.
The study using scanning electron microscopy (SEM) to
samples showed asymptomatic vascular bundles are normal
without any ultrastructural alteration. While in the vascular
system of the fronds are diseased morphological alterations
ducts are smaller than those of healthy plants and have a
coating on the outer walls of a friable material and crystalline
appearance, which is not known composition. There was no
specific structure of fungi or bacteria (Figure 2).
The presence of laminated glass was shown next to the
vascular presenting morphological changes was observed
similar to an intermediate state of crystallization, with
similarity to a friable material accumulation in the damaged
spongy mesophyll fronds resembling the final shape
laminated glass (Figures 3 and 4).
María del Milagro Granados-Montero et al.
44 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Se observó la presencia de cristales laminados junto a los
haces vasculares que presentaban alteraciones morfológicas,
se pudo observar algo similar a un estado intermedio de
cristalización, con similitud a una acumulación de material
friable en el mesófilo esponjoso de frondas dañadas que
asemejan la forma final de un cristal laminado (Figuras 3 y 4).
A
hv
B
Also, crystals were found in samples from diseased tissue
observed through transmission electron microscopy (Figure
5). Asymptomatic in samples no crystals were observed.
A
v
B
med
C
cr
cr sup
cr inf
Figura 3. Micrografías mostrando presencia de cristales en
fronda con síntomas típicos de vena roja. A) Se nota
el haz vascular (hv) con material friable y dos cristales
(cr) adyacentes a él; B) Acercamiento del cristal
superior (cr sup); y C)Acercamiento de cristal inferior,
se notan las láminas que componen los cristales.
Figure 3. Micrographs showing presence of crystals in frond with
typical symptoms of red vein.A) Note the vascular bundle
(hv) friable material and two crystals (cr) adjacent to
it; B) Bringing the top glass (cr sup); and C) Bringing
lower glass sheets are noticed crystals comprising.
Figura 4. Micrografía mostrando proceso de cristalización
en mesófilo esponjoso de muestras de helecho con
síntomas de vena roja. En la parte superior de la
micrografía se detalla este material en proceso de
cristalización, es el material encerrado en el recuadro
de la micrografía inferior.
Figure 4. Micrograph showing crystallization process spongy
mesophyll fern samples with red vein symptoms. At
the top of the micrograph is detailed crystallization
process material is the material contained in the box
in the lower micrograph.
cl
gr
Figura 5. Micrografías mostrando presencia de cristales en
el interior de las vacuolas de las células del mesófilo
esponjoso de frondas con síntomas típicos de vena
roja. A) Se nota un cristal (cr) dentro de una vacuola
(v) de gran tamaño con material electrodenso (med)
en su interior; y B) Célula mesofílica con vacuola
de gran tamaño que ocupa casi la totalidad del
espacio intracelular, en la vacuola se notan al menos
9 cristales. cl= cloroplasto; gr= grana; pc= pared
celular; mv= membrana vacuolar.
Figure 5. Micrographs showing presence of crystals within
the vacuoles of spongy mesophyll cells with typical
symptoms fronds red vein. A) It shows a crystal
(cr) in a vacuole (v) with large electrondense (med)
therein, and B) mesophilic cell with large vacuoles
which occupies almost the entire intracellular
space, in the vacuole are noted at least 9 glasses. cl=
chloroplast; gr= grana; pc= cell wall; mv= vacuolar
membrane.
Although, in this work not performed any analysis to
determine the composition of the crystals, according to the
morphological descriptions given by Vincent and Nakata
(2005), it is possible that these crystals are of oxalate.
Possibly the friable coating observed in the vascular bundle
is a type of crystal called sand and glass are laminated
glass prism type. There are reports of accumulations of
oxalate crystals in cultures with symptoms like red vein
fern, e.g. Maldonado-Torres et al. (2006) reported that
on leaves of Citrus aurantifolia (Christm.) affected by
chlorosis oxalate crystals were found both on the surface
of the abaxial and in the adaxial, these authors suggested
that the number and length of the crystals increased with
increased severity of iron deficiency, in those leaves were
imbalances in the levels of potassium (K), manganese
(Mn) and phosphorus (P) as well as in the relations P/Fe
and K/Ca.
Hallazgos ultraestructurales en lesiones foliares asociadas a ‘vena roja’ en helecho hoja de cuero
También, se hallaron cristales en las muestras de tejido
enfermo observadas por medio de microscopia electrónica
de transmisión (Figura 5). En las muestras asintomáticas no
se observaron cristales.
Aunque, en este trabajo no se realizó ningún análisis para
determinar la composición de los cristales, de acuerdo a las
descripciones morfológicas dadas por Vincent y Nakata (2005),
es posible que estos cristales sean de oxalato. Posiblemente, el
recubrimiento friable observado en el haz vascular sea un tipo de
cristal llamado cristal de arena y los cristales laminados sean del
tipo prismático. Existen reportes de acumulaciones de oxalato
en forma de cristales en cultivos que presentan sintomatologías
parecidas a la vena roja del helecho; por ejemplo, MaldonadoTorres et al. (2006) reportan que en hojas de Citrus aurantifolia
(Christm.) afectadas por clorosis férrica se hallaron cristales
de oxalato, tanto en la superficie adaxial como en la abaxial,
estos autores indican que la cantidad y longitud de los cristales
aumentó conforme aumentó la severidad de la deficiencia de
hierro; en esas hojas se registraron desbalances en los niveles
de potasio (K), manganeso (Mn) y fósforo (P), así como en las
relaciones P/Fe y K/Ca.
Se han reportado algunas enfermedades similares a la vena
roja, tanto en helecho como en otros cultivos. Por ejemplo,
en cowpea se producen estrías pardas en hojas maduras
debido a la toxicidad de manganeso en su forma oxidada
(Wissemeier y Horst, 1992). En algodón se forman manchas
necróticas oscuras en las hojas nuevas, luego se producen
arrugas, moteados y se tornan cuerosas, y muchas veces se
produce abscisión prematura; además, se nota un retardo
general del crecimiento, también debido a la toxicidad por
manganeso (Sirkar y Amin, 1974).
En crisantemo, Lawson y Dienelt (1991), estudiaron una
necrosis foliar caracterizada por pecas necróticas en las hojas
bajeras asociadas con clorosis y senescencia prematura,
la cual fue observada por más de 20 años, sin conocer su
causa, pero la relacionaban con la necrosis del floema del
crisantemo, enfermedad relacionada a un fitoplasma, debido
a que, los síntomas de la necrosis foliar parecían idénticos
a los reportados para la necrosis del floema. Los autores
utilizaron microscopia electrónica de barrido (MEB) y
microanálisis de rayos X (EDX) para estudiar los síntomas
y lograron concluir que la necrosis foliar del crisantemo
está asociada a una toxicidad por manganeso, ya que el
análisis de rayos X reveló acumulaciones del elemento
en las lesiones necróticas, pero no en tejido asintomático.
En helecho, Lijalad (1990) informó de una alteración que
45
Diseases have been reported similar to red vein in both fern
like in other crops. For example, in cowpea brown streaks
occur in mature leaves due to the toxicity of manganese
in its oxide form (Wissemeier and Horst, 1992). In cotton
dark necrotic spots form new leaves, then produce wrinkles,
mottled and become leathery, and often premature abscission
occurs; also notice a general retardation of growth, also due
to manganese toxicity (Sirkar and Amin, 1974).
In chrysanthemum, Lawson and Dienelt (1991) studied a
freckle leaf necrosis characterized by necrotic lower leaves
associated with chlorosis and premature senescence, which
was observed for over 20 years without knowing its cause,
but related to necrosis chrysanthemum phloem a disease
related phytoplasm because the symptoms of leaf necrosis
appeared identical to those reported for the phloem necrosis.
The authors used scanning electron microscopy (SEM)
and X -ray microanalysis (EDX) to study and succeeded
symptoms conclude that chrysanthemum foliar necrosis is
associated with manganese toxicity, since the X -ray analysis
revealed accumulation of the element on necrotic lesions,
but not in asymptomatic tissue.
In fern, Lijalad (1990) reported an alteration that occurs
interveinal discoloration of the fronds, which evolve in
brown spots, indicating that seem to be related to imbalances
in relative humidity levels. Furthermore, González et al.
(1998) refer to A disorder called red edge of the blade, whose
symptoms are reddish edges on the blade of the leaf, as if he
had suffered an oxidation. This appearance is common at the
beginning of spring and appears to be related to a deficiency
of calcium levels in the leaf.
According to the results of chemical analysis foliar shown
in Table 1, the plants which have symptoms calcium levels
three times higher than plants without symptoms, as well
as, half of the concentration of nitrogen and phosphorous.
Furthermore, potassium levels of symptomatic plants are
approximately one-third of the amount of the element in
the asymptomatic. Regarding microelements iron levels
were higher in the tissue symptoms, is of utmost importance
to note the calcium and manganese concentrations in the
diseased tissue sampled in 2007, and that are the highest for
these elements and it is these samples were showed crystals
in electron microscopic study.
Considering the above, it is speculated that, alterations
expressed in foliage imbalances may be due to internal
concentrations of trace elements such as iron, manganese
María del Milagro Granados-Montero et al.
46 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
produce decoloraciones intervenales de las frondas, que
evolucionan en manchas color pardo-marrón; indica que
parece estar relacionado con desequilibrios en los niveles de
humedad relativa. Por otro lado, González et al. (1998) hacen
referencia a una fisiopatía, llamada borde rojo de la hoja,
cuyos síntomas son bordes color rojizo en la lámina de la
hoja, como si hubiese sufrido una oxidación. Su aparición es
frecuente al inicio de la primavera y parece estar relacionado
con una deficiencia de los niveles de calcio en la hoja.
or calcium absorption due to oxidative states elements toxic
to the plant. This can occur when the roots in flooded soils
where conditions of hypoxia or anoxia in a few hours, as a
depletion of oxygen in the soil is accompanied by an increase
in CO2 levels, anaerobic decomposition of organic matter
and increased solubility of minerals, especially iron and
manganese, as well as the decrease in the redox potential,
which results in production and accumulation of potentially
toxic compounds (Parolin and Wittmann, 2010).
De acuerdo a los resultados de los análisis químicos foliares,
mostrados en el Cuadro 1, las plantas que presentan síntomas
tienen niveles de calcio tres veces más altos que las plantas
sin síntomas, así como, la mitad de la concentración de
nitrógeno y fósforo. Por otro lado, los niveles de potasio de
las plantas con síntomas son aproximadamente la tercera
parte de la cantidad del elemento en las asintomáticas. Con
respecto a los microelementos, los niveles de hierro fueron
mayores en el tejido con síntomas; es de suma importancia
notar las concentraciones de manganeso y calcio en el tejido
enfermo muestreado en el 2007, ya que son las más altas para
estos elementos y precisamente estas fueron las muestras que
mostraron los cristales en el estudio de microscopía electrónica.
The conditions described are frequently present in the
cultivation of leather leaf fern. Traditionally, the producer
believes it must maintain its culture as wet as possible,
in order to reproduce their natural habitat, so it is easy to
observe conditions of continuous flooding, which is not
recommended, since González et al. (1998) indicated that
there is damage to the rhizome, especially when exceeding
24 h above field capacity.
Both productivity growth as fern are markedly dependent
micrometeorological factors, especially the amount of
water available to the crop, which varies with their stage
of development, soil type and depth of the root zone,
Cuadro 1. Concentraciones de elementos a nivel foliar de muestras de tejido asintomático y con síntomas de vena roja.
Table 1. Elemental concentrations at tissue samples foliar asymptomatic and symptoms red vein.
Tipo de tejido
Asintomático
Con síntomas
Año de muestreo
2007
2008
2007
2008
N
2.30
2.61
1.20
1.60
P
0.25
0.27
0.10
0.10
(%)
Ca
0.42
0.47
1.55
1.30
Tomando en cuenta lo anterior, se especula que, las alteraciones
expresadas en el follaje pueden deberse a desbalances en las
concentraciones internas de microelementos, tales como
hierro, manganeso o calcio, debido a la absorción de elementos
en estados oxidativos tóxicos para la planta. Esto puede ocurrir
cuando las raíces se encuentran en suelos inundados que
presentan condiciones de hipoxia o anoxia en pocas horas,
pues un agotamiento de oxígeno en el suelo se acompaña de un
incremento en los niveles de CO2, descomposición anaeróbica
de la materia orgánica y del incremento en la solubilidad de
minerales, especialmente de hierro y manganeso, así como
de la disminución del potencial redox, lo cual resulta en la
producción y acumulación de compuestos potencialmente
tóxicos (Parolin y Wittmann, 2010).
Mg
0.19
0.21
0.10
0.07
K
2.25
2.62
0.70
1.01
S
0.26
0.26
0.27
0.26
Fe
50
63
104
89
Cu
6
10
4
5
mg/kg
Zn
Mn
65
55
49
95
102 144
55
76
B
22
23
23
27
the Similarly, manganese toxicity symptoms are strongly
influenced by environmental factors and leaf development
status at the time of exposure to high levels of the element
(Horst, 1988, cited by González and Lynch, 1999; Stamps,
2006).
Furthermore, it is known that many plant species can
compartmentalize (ability to divide the cytoplasm into
compartments by endomembrane systems), vacuoles in their
element when under stress due to toxicity and are capable
of forming crystals, as a detoxification mechanism and
manganese in excess oxalic acid joins to form oxalates, e.g.
hyperaccumulators (Memon and Yatazawa 1984; González
and Lynch, 1999).
Hallazgos ultraestructurales en lesiones foliares asociadas a ‘vena roja’ en helecho hoja de cuero
Las condiciones descritas se presentan con frecuencia en
el cultivo del helecho hoja de cuero. Tradicionalmente, el
productor cree que debe mantener su cultivo lo más húmedo
posible, con el fin de reproducir su hábitat natural, por lo que
es fácil observar condiciones de encharcamiento continuo,
situación que no es recomendable, ya que Gónzalez et
al. (1998) indican que se producen daños en el rizoma,
especialmente cuando se superan las 24 h por encima de la
capacidad de campo.
Tanto el crecimiento como la productividad del helecho
son marcadamente dependientes de los factores
micrometeorológicos, sobre todo de la cantidad de agua
disponible para el cultivo, la cual varía con su estado de
desarrollo, el tipo de suelo y la profundidad de la zona radical,
del mismo modo, los síntomas de toxicidad por manganeso
están fuertemente influenciados por los factores ambientales y
por el estado de desarrollo foliar al momento de la exposición
a altos niveles del elemento (Horst 1988, citado por González
y Lynch, 1999; Stamps 2006).
Por otro lado, se conoce que muchas especies de plantas
pueden compartimentalizar (capacidad de dividir el
citoplasma en compartimentos por medio de sistemas de
endomembranas), en sus vacuolas el elemento cuando
se encuentran bajo estrés por toxicidad y son capaces de
formar cristales, como un mecanismo de detoxificación,
así el manganeso en exceso se une al ácido oxálico para
formar oxalatos, por ejemplo en plantas hiperacumuladoras
(Memon y Yatazawa, 1984; González y Lynch, 1999).
Conociendo lo anterior, es posible que bajo las condiciones
actuales de manejo agronómico del cultivo, caracterizado
por sustratos de siembra con alto contenido de materia
orgánica y niveles de humedad constantemente altos; se
esté favoreciendo un ambiente hipóxico que desencadene
la producción de formas de manganeso en estados oxidados,
los cuales al ser absorbidos por las raíces y translocados al
follaje, provocan condiciones internas de estrés oxidativo,
a lo que la planta responde por medio de la formación de
cristales, los que pueden obstruir los haces vasculares y
producir los síntomas descritos antes.
Al respecto, Vargas-González (1998) indica que en Costa
Rica enfermedades como la vena roja, la vena amarilla y el
mongolismo del helecho hoja de cuero fueron controladas
mediante suplementos de boro, calcio y manganeso. Lo
que indica que la causa de las alteraciones podrían ser
desbalances nutricionales.
47
Knowing this, it is possible that under current conditions
agronomic crop management, seed substrates characterized
by high organic matter content and consistently high levels of
humidity, it is favoring a hypoxic environment that triggers
the production of forms of manganese in oxidized states,
which when absorbed by the roots and translocated to the
foliage, causing internal conditions of oxidative stress,
to which the plant responds by the formation of crystals,
which can block the vascular and produce the symptoms
described above.
In this regard, Vargas-González (1998) indicated that
in Costa Rica vein diseases such as red and yellow vein
mongolism leather leaf fern were controlled by boron
supplements, calcium and manganese. Indicating that the
cause of the disturbance may be nutritional imbalances.
Is found that the red vein is due to a nutritional imbalance,
the strategy of disease management would be based on
cultural practices aimed at reducing the amount of substrate
water levels and balance of minerals in the ground, avoiding
the use of bactericides and therefore the risk to human
health and environmental degradation. Which is of utmost
importance because helechera activity is one that presents
major ecotoxicological impacts and significant risks that
workers suffer acute or chronic poisoning by pesticide
exposure (Mo-Lee, 2001).
Definitely, it is important to continue research to generate
knowledge about the real cause of this disease, so it is
possible to develop, validate and implement appropriate
management strategies and focused from an integrated
perspective, in order to reduce volumes of chemical applied.
Conclusions
The results suggest that the symptoms of red vein leather leaf
fern is related to ultrastructural alterations in the vascular
bundles and the presence of crystals in the mesophyll of
diseased fronds.
Concentration data foliar level elements reveal nutritional
imbalances that exist associated with tissue symptoms.
End of the English version
48 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
De comprobarse que la vena roja es debida a un desbalance
nutricional, la estrategia de manejo de la enfermedad estaría
basada en prácticas culturales tendientes a reducir la cantidad
de agua del sustrato y a equilibrar los niveles de minerales
en la planta, lo que evitaría el uso de bactericidas y por ende
el riesgo a la salud humana y el deterioro ambiental. Lo cual
es de suma relevancia, porque la actividad helechera es una
de las que presenta mayores impactos ecotoxicológicos,
así como riesgos significativos de que los trabajadores
padezcan envenenamiento agudo o crónico por la exposición
a plaguicidas (Mo-Lee, 2001).
Definitivamente, es importante que se continúe con
investigaciones que generen conocimiento acerca de la causa
real de esta enfermedad, de manera que sea posible elaborar,
validar e implementar estrategias de manejo apropiadas y
enfocadas desde un punto de vista integrado, con la finalidad
de disminuir los volúmenes de insumos químicos aplicados.
Conclusiones
Los resultados permiten concluir que la sintomatología de
la vena roja del helecho hoja de cuero está relacionada con
alteraciones ultraestructurales en los haces vasculares y
presencia de cristales en el mesófilo de las frondas enfermas.
Los datos de concentración de elementos a nivel foliar dejan
ver que existen desbalances nutricionales asociados con el
tejido que presenta síntomas.
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Análisis de las generaciones F1 y F2 de híbridos
experimentales y comerciales de sorgo*
Analysis of the F1 and F2 generations of experimental
and commercial hybrid sorghum
Luis Alberto Hernández Espinal1§ y Tomás Moreno Gallegos1
Campo Experimental Valle de Culiacán-INIFAP. Carretera Culiacán-El Dorado, km 17.5. Culiacán. Sinaloa, México. Tel. 01 6678461014. ([email protected]
mx). §Autor de correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
El precio de la semilla híbrida F1 de sorgo [Sorghum bicolor
(L.) Moench.] es de alto costo, los productores de temporal
principalmente, siembran semilla de generación avanzada o F2.
El objetivo del presente estudio fue evaluar el rendimiento de
grano de sorgo de la generación F2, respecto a la F1. Se estimó
la relación beneficio costo (B/C) de 20 híbridos experimentales
y 14 comerciales de sorgo, bajo condiciones de riego, en el
CEVACU, Culiacán, Sinaloa, México. De 2010 a 2012, se
establecieron dos experimentos, con un diseño de bloques
completos al azar con tres repeticiones. En promedio el
rendimiento de grano se redujo 50.79% en F2 con respecto a F1.
El mayor rendimiento de grano en la F1, se obtuvo en el híbrido
experimental SHS-23 x 43 (7 109 kg ha-1) y el híbrido comercial
G STAR 7304 (6 813 kg ha-1). La relación B/C promedio de
la generación F2 fue menor con 45.61% con respecto a F1.
Los resultados obtenidos, indican que el uso de semilla de
la generación avanzada o F2, no es recomendable ya que en
promedio en más de 90% de los híbridos de sorgo la relación
B/C es negativa, siendo no rentable para la producción de grano.
The price of the F1 hybrid seed of sorghum [Sorghum
bicolor (L.) Moench.] is expensive, rainfed producers
mainly sow seed advanced or F 2 generation. The
aim of this study was to evaluate the yield of grain
sorghum F2 generation, compared to F1. We estimated
the cost-benefit ratio (B/C) of 20 experimental and 14
commercial hybrid sorghum under irrigated conditions
in the CEVACU, Culiacán, Sinaloa, Mexico. From 20102012, two experiments were established with a complete
block design with three replications. The average grain
yield was reduced 50.79% in F2 with respect to F1. The
highest grain yield in F1 hybrid obtained in experimental
SHS- 23 x 43 (7 109 kg ha-1) and commercial hybrid G
STAR 7304 (6813 kg ha-1). The B/C average F2 generation
was lower with 45.61% with respect to F1. The results
indicate that the use of advanced generation seed or F2 is
not recommended because on average over 90% sorghum
hybrids the B/C is negative, being uneconomical for the
production of grain.
Palabras clave: Sorghum bicolor (L.) Moench., beneficio/
costo, rendimiento.
Key words: Sorghum bicolor (L.) Moench., benefit/cost,
yield.
* Recibido: mayo de 2013
Aceptado: octubre de 2013
50 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Luis Alberto Hernández Espinal y Tomás Moreno Gallegos
Introducción
Introduction
México es el cuarto productor mundial de sorgo (Sorghum
bicolor L. Moench.) con una participación de 10% de la
producción mundial; sin embargo, es el principal importador
de éste grano con un volumen promedio de 2.35 millones de
toneladas (SIAP, 2012).
Mexico is the fourth largest producer of sorghum (Sorghum
bicolor L. Moench.) with a 10% of world production;
however, is the main importer of this grain with an average
volume of 2.35 million tons (SIAP, 2012).
EnMéxicoen2011sesembraronalrededorde1972312hectáreas
de sorgo para grano, con una producción total de 6 millones
429 mil toneladas de grano (SIAP, 2012). De la superficie
total sembrada 98% se cubre con semilla híbrida producida
por compañías extrajeras (Montes-García et al., 2012).
En México, 94.3% del sorgo se destina a la elaboración de
alimentos balanceados para la producción pecuaria y en los
últimos años, se ha observado un crecimiento del consumo en
el país. En la formulación de raciones para monogástricos, el
sorgo constituye más de 60% de la dieta, lo que significa en
términos económicos y de volumen que es la materia prima
más importante en la industria de alimentos balanceados. En
México el sorgo no se introduce en la alimentación directa
del hombre, pero si en forma indirecta ya que el mexicano lo
consume a través de alimentos de alto valor nutritivo, como
son la carne de pollo, res y cerdo y el huevo principalmente
(Gámez-González et al., 2010).
El estado de Sinaloa destaca a nivel nacional por el volumen y
valor de su producción pecuaria, donde es relevante la producción
de carne de bovinos y aves (Moreno et al., 2010; HernándezEspinal et al., 2010a; Hernández-Espinal et al., 2010b).
Sinaloa ocupa el segundo y tercer lugar nacional en superficie
sembrada y producción de grano de sorgo, respectivamente.
En 2011, se sembró 308 mil 057 ha, con una producción de
617 mil 852 t de grano de sorgo. En la entidad, 70% del sorgo
se cultiva bajo condiciones de temporal, mientras que 30%
bajo riego, con rendimientos promedio de 1 t ha-1 y 6.49 t
ha-1 de grano, respectivamente (SIAP, 2012).
Entre los principales problemas que enfrenta el cultivo del
sorgo bajo temporal en Sinaloa, son la sequía, causada por la
distribución errática de lluvias y el escaso uso de prácticas
de conservación y aprovechamiento de la humedad. Otro
aspecto relevante en el cultivo del sorgo son las enfermedades
ocasionadas por hongos que provocan pérdidas en la producción
de forraje verde y grano (Hernández-Espinal et al., 2011a;
Hernández-Espinal et al., 2011b). Además del uso de semilla
In Mexico in 2011 were planted around 1 972 312 hectares
of sorghum for grain, with a total of 6 million 429 thousand
tons of grain (SIAP, 2012). Of the total area sown 98% is
covered with hybrid seed produced by foreign companies
(Montes-García et al., 2012).
In Mexico, 94.3% of the sorghum is for the preparation of
feed for livestock production and in recent years, there has
been a growth in consumption in the country. In formulating
rations for monogastric, sorghum is more than 60% of the
diet, which means in economic terms and in volume is the
most important raw material in the feed industry. In Mexico
sorghum is not entered in direct human food, but in an
indirect way since the Mexican consuming through highly
nutritious foods, such as chicken, beef and pork and egg
mainly (Gámez-González et al., 2010).
The state of Sinaloa out nationally by the volume and value
of livestock production , which is relevant to the production
of meat and poultry plants (Moreno et al. , 2010; HernándezEspinal et al., 2010a; Hernández-Espinal et al., 2010b).
Sinaloa ranks second and third in the nation in production
acreage and grain sorghum, respectively. In 2011, he planted
308 000 057 ha, with a production of 617 000 852 t of grain
sorghum. In the State, 70% of sorghum is grown under rainfed
conditions, while 30% under irrigation, with average yields
of 1 t ha-1 and 6.49 t ha-1 grain, respectively (SIAP, 2012).
Among the major problems facing the low temporal
sorghum in Sinaloa are drought, caused by erratic rainfall
distribution and the low use of conservation practices and
use of moisture. Another important aspect in growing
sorghum are the diseases caused by fungi that cause losses
in production of green fodder and grain (Hernández -Espinal
et al., 2011a; Hernández-Espinal et al., 2011b). Besides
the use of advanced generation seed (F2 from the basket as
it is known among farmers) harvest for the next planting,
resulting in reduced grain yields. Using this practice for
decades, losing the native open pollinated varieties and the
high cost of hybrid seed produced by foreign companies.
Análisis de las generaciones F1 y F2 de híbridos experimentales y comerciales de sorgo
de generaciones avanzadas (F2 del canasto como se denomina
entre los agricultores) de la cosecha para las siguientes
siembras, lo que ocasiona reducción en los rendimientos de
grano. Utilizando esta practica por varias décadas, al perder
las variedades de polinización libre nativas y por el alto costo
de la semilla híbrida producida por compañías extranjeras.
Esta práctica tiene implicaciones para la producción e ingresos
de los productores, ya que se presenta una reducción en la
capacidad productiva de los híbridos, debido principalmente
al efecto de la pérdida de heterosis. Ésta reducción depende de
varios factores, incluyendo el tipo y la constitución genética
delluorido y el nivel de endogamia de sus líneas (EspinosaCalderón et al., 1998). Palacios-Velarde et al. (2001) reporta,
que el uso de las variedades de polinización libre de sorgo
generalmente tienen menor potencial de rendimiento que
los híbridos, hay que considerar que tienen la ventaja de
que la semilla es más fácil de producir, es más barata y los
agricultores pueden conservar y producir su propia semilla y
con esto hay una reducción significativa de costos.
En varios estudios, se ha reportado en híbridos de maíz
una reducción promedio de 7 a 66.12% en la F2 en el
rendimiento de grano con respecto a F1 (Martínez et al.,
2006; Gaytán-Bautista et al., 2009; Espinosa-Calderón
et al., 2012). En híbridos de sorgo, Peña et al. (2004)
reporta, una reducción promedio de casi 50% en la F2 en
el rendimiento de grano con respecto a F1.
El objetivo de este estudio fue evaluar el rendimiento de
grano de híbridos de sorgo de la generación F2 respecto a la
F1, y la relación beneficio costo (B/C).
Materiales y métodos
El material genético que se utilizó en cada experimento
fueron 14 híbridos comerciales y 20 híbridos experimentales
generados por el Instituto Nacional de Investigaciones
Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), en el Campo
Experimental Valle de Culiacán (CEVACU). Durante el
ciclo otoño invierno 2009- 2010, en campo bajo condiciones
de riego se generó 20 híbridos experimentales producto de
los cruzamientos entre 13 machos (líneas restauradoras
de la fertilidad) y nueve hembras (líneas androestériles)
(Cuadro 1).
51
This practice has implications for the production and income
of producers, since there is a reduction in the productive
capacity of hybrids, due mainly to the effect of the loss
of heterosis. This reduction depends on several factors,
including the type and genetic constitution delluorido and
the level of inbreeding of the lines (Espinosa-Calderón et al.,
1998). Palacios-Velarde et al. (2001) reported that the use of
open-pollinated varieties of sorghum generally have lower
yield potential than hybrids, consider having the advantage
that the seed is easier to produce is cheaper and farmers can
preserve and produce their own seed and this is a significant
cost reduction.
In several studies it has been reported in maize hybrids an
average reduction of 7 to 66.12% in F2 in grain yield with
respect to F1 (Martínez et al., 2006; Gaytán-Bautista et al.,
2009; Espinosa-Calderon et al., 2012). In sorghum hybrids,
Peña et al. (2004) reported an average reduction of nearly
50% in F2 in grain yield with respect to F1.
The aim of this study was to evaluate the performance of
grain sorghum hybrids F2 generation regarding the F1, and
the benefit -cost (B/C).
Materials and methods
The genetic material was used in each experiment were 14
commercial hybrids and 20 experimental hybrids produced
by the National Research Institute for Forestry, Agriculture
and Livestock (INIFAP) in the Culiacan Valley Experimental
Field (CEVACU). During the autumn-winter cycle 20092010, on field under irrigated conditions was generated 20
experimental hybrids product of crosses between 13 males
(fertility restorer lines) and nine females (male sterile lines)
(Table 1).
To obtain the experimental hybrid seeds F1 individual
lots were established male sterile lines and restorers , with
different planting dates to achieve the same flowering
period between the lines, hand pollinations were performed
covering the panicles of male sterile line with bags role in the
harvest collectors of all material in his genealogy for a period
of 20 days according to physiological maturity , the seed
of each genotype was dried to 12% moisture and stored in
paper bags at room temperature (10 °C) until use (Figure 1).
Luis Alberto Hernández Espinal y Tomás Moreno Gallegos
52 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Cuadro 1. Relación de las líneas progenitoras y variables evaluadas, durante el ciclo otoño invierno 2009-2010.
Table 1. Relationship of parental lines and variables evaluated during the autumn-winter cycle from 2009 to 2010.
Líneas progenitoras
Androestériles (A)
3A
4A
6A
7A
8A
14 A
16 A
19 A
23 A
DMS0.05
Restauradoras (R)
3R
10 R
13 R
19 R
22 R
34 R
39 R
40 R
41 R
44 R
55 R
57 R
60 R
DMS0.05
Días a
floración
Altura de
planta (cm)
Longitud de
panoja (cm)
Excersión de la
panoja (cm)
Color
de grano
74B
74B
72C
72C
72C
72C
72C
72C
82A
1.61
150C
160A
123G
140D
160A
150C
152B
130F
132E
1.71
26DE
28BC
28BC
29B
29B
27CD
32A
26DE
25E
1.71
10D
5E
3F
5E
15B
20A
12C
10D
6E
1.71
Crema
Crema
Rojo
Crema
Crema
Crema
Crema
Rojo
Crema
72C
77B
70D
69D
63F
80A
67E
72C
77B
67E
77B
77B
67E
1.67
102H
120D
104G
118E
95J
100I
145A
120D
110F
120D
135B
124C
120D
1.67
31A
30A
24C
20F
26B
23CD
22DE
26B
27B
30A
26B
24C
21EF
1.67
7FG
6G
6G
12B
8EF
10CD
11BC
18A
8EF
10CD
9DE
12B
9DE
1.67
Crema
Rojo
Rojo
Rojo
Crema
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Crema
Crema
Crema
Medias con letras iguales son estadísticamente iguales.
Para obtener la semilla de los híbridos experimentales F1 se
establecieron lotes individuales de las líneas androesteriles
y restauradores, con diferentes fechas de siembra para
lograr el mismo periodo de floración entre las líneas, se
realizaron polinizaciones manuales cubriendo las panojas
de la línea androesteril con bolsas de papel, en la cosecha
se colecto cada material según su genealogía durante
un periodo de 20 días según su madurez fisiológica, la
semilla de cada genotipo fue secada a 12% de humedad y
almacenada en bolsas de papel en cuarto frío (10 ºC) hasta
su uso (Figura 1).
En el ciclo primavera verano 2010- 2010, en campo bajo
condiciones de temporal, en el CEVACU del INIFAP,
se sembró semilla de la generación F1 de los 14 híbridos
comerciales y de los 20 híbridos experimentales generados
por el CEVACU del INIFAP, para obtener de cada híbrido
la generación F2.
Figura 1. Emasculación y polinizaciones manuales entre líneas
androesteriles y restauradores.
Figure 1. Emasculation and hand pollinations between male
sterile lines and restorers.
In the spring-summer cycle 2010-2010, on field under rainfed
conditions in INIFAP, CEVACU, seeded F1 generation seed of
14 commercial hybrids and 20 experimental hybrids generated
by INIFAP, CEVACU to obtain each F2 generation hybrid.
Análisis de las generaciones F1 y F2 de híbridos experimentales y comerciales de sorgo
53
El estudio se realizó durante los ciclos otoño invierno 2010,
2011 y 2011, 2012, en campo bajo condiciones de riego en el
CEVACU del INIFAP. Culiacán, Sinaloa, México; localidad
ubicada a 24º 47’ de latitud norte y 107º 23’ de longitud oeste
el clima en la región semicálido subhúmedo. El suelo es
arcilloso pH 7.6 contenido bajo de N, medio P y alto de K. Se
fertilizaron ambos experimentos con la fórmula 150N-00P00K, en ambos casos, la mitad del N2 se aplicó durante la
siembra y el resto 30 días después. Para el control de maleza
y plagas se aplicaron productos químicos. Para la maleza se
aplicó Glifosato y Paraquat en dosis de 1 L ha-1; para plagas del
follaje, se aplicó Dimetoato, Permetrina en dosis de 1 L ha-1 y
para plagas de panoja, se aplicó Malatión en dosis de 1 L ha-1.
The study was conducted during winter 2010 cycles,
2011, 2011, 2012, in the field under irrigated conditions
in INIFAP, CEVACU. Culiacán, Sinaloa, Mexico; located
at 24° 47' north latitude and 107° 23' west longitude in the
region climate semi-warm humid. The soil is clay pH 7.6
low in N, P and height through K. Both experiments were
fertilized formula 150N-00P-00K in both cases half the N2
was applied during sowing and 30 days later. To control
weeds and pests we applied chemicals. For the weed,
Glyphosate and Paraquat was applied in doses of 1 L ha-1,
for pests of foliage, Dimethoate was applied, Permethrin in
doses of 1 L ha-1 and panicle pests, Malathion was applied
in doses of 1 L has-1.
Se utilizó un diseño de bloques completos al azar en cada
experimento con tres repeticiones. La unidad experimental
fue un surco de 5 m de largo y 0.80 m de separación, con 23
semillas del genotipo respectivo (80% de germinación), para
obtener una población de 230 mil plantas por hectárea. Se
analizaron las variables de rendimiento de grano, días a la
floración, longitud de panoja, excersión y altura de planta.
The design was a randomized complete block in each
experiment with three replications. The experimental unit
was a row of 5 m long and 0.80 m apart with 23 seeds of
the respective genotype (80% germination) to obtain a
population of 230 000 plants per hectare. Variables were
analyzed for grain yield, days to flowering, panicle length,
exertion and plant height.
El manejo del cultivo se realizó de acuerdo a las
recomendaciones para el cultivo de sorgo en centro de
Sinaloa (Moreno y Hernández-Espinal, 2011). Se realizó la
comparación de medias (DMS p= 0.05) para la diferenciación
estadística de los genotipos. Para determinar las ganancias
netas al sembrar semilla de los híbridos de sorgo de las
generaciones F1 y F2 y la relación beneficio costo, se realizó
un análisis económico con base al rendimiento de grano,
considerando los costos locales del año 2012. Éste análisis
sólo presenta los resultados relativos a B/C.
Crop management was performed according to the
recommendations for sorghum in central Sinaloa (Moreno
and Hernández-Espinal, 2011). The comparison of means
(LSD p= 0.05) for statistical differentiation of genotypes. To
determine the net proceeds to sow seeds of sorghum hybrids
F1 and F2 generations and the benefit-cost economic analysis
was performed based on the grain yield, considering local
costs in 2012. This analysis only presents the results for B/C.
Resultados y discusión
El análisis de varianza combinado reveló diferencias
significativas entre híbridos, generaciones F1 y F2 y para la
interacción genotipos por generaciones F1 y F2. El coeficiente
de variación para rendimiento de grano en F1 fue 11.13 %, con
una media de 5 602 kg ha-1. En todos los híbridos de sorgo se
presentó una reducción de rendimiento al sembrar semilla
de la generación avanzada o F2, con respecto a la semilla
híbrida F1, teniendo una reducción promedio de 50.79% y la
mayor de 76.13% (Cuadro 2). Las reducciones en F2 que se
presentaron en el estudio es similar por lo reportado por Peña
et al. (2004) teniendo una reducción promedio de casi 50%
y la mayor de 79.6% en la F2 en el rendimiento de grano de
Results and discussion
The combined analysis of variance revealed significant
differences between hybrid F 1 and F2 generations and
interaction genotypes by F 1 and F 2 generations. The
coefficient of variation for grain yield in F1 was 11.13%
with a mean of 5 602 kg ha-1. In all sorghum hybrids showed
a yield reduction in sowing seeds of advanced generation
or F2 over F1 hybrid seed, with an average reduction of
50.79% and 76.13% higher (Table 2). Reductions in F2 that
were presented in the study is similar as reported by Peña
et al. (2004) having an average reduction of nearly 50%
and 79.6% higher in the F2 in sorghum grain yield with
respect to F1. In pearl millet, identify Sheoran et al. (2000)
inbreeding depression in grain yield in F2 with respect to
F1, with a greater reduction of 38.91%.
Luis Alberto Hernández Espinal y Tomás Moreno Gallegos
54 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
sorgo con respecto a F1. En perla mijo, identifico Sheoran et
al. (2000) depresión endogámica en el rendimiento de grano
en F2 con respecto a F1, con una reducción mayor de 38.91%.
Agarwal and Shrotria (2005 ) found in sorghum hybrids
inbreeding depression in forage yield and dry in F2 with respect
to F1 a reduction of 23.91% to 47.19% and 37% to 59.38%
Cuadro 2. Relación de híbridos de sorgo evaluados en rendimiento de grano (kg ha-1) de las generaciones F1 y F2 durante
los ciclos Otoño-Invierno 2010-2011 y 2011-2012.
Table 2. Relationship of sorghum hybrids evaluated in yield (kg ha-1) of F1 and F2 generations during cycles autumn-winter
2010-2011 and 2011-2012.
Híbrido
SHS-23X41
SHS-16X41
SHS-23X60
SHS-7X60
SHS-3X41
SHS-6X39
SHS-3X34
SHS-8X57
SHS-8X60
SHS-8X22
SHS-8X10
SHS-4X41
SHS-7X19
SHS-14X44
SHS-8X55
SHS-16X57
SHS-14X40
SHS-7X3
SHS-19X44
SHS-3X13
G STAR 7304*
AVANTE PINO*
G STAR 7402*
G STAR 7205*
PIONEER 85G47*
SYNGENTA 5265*
AVANTE NOGAL*
SYNGENTA 5515*
AVANTE MEZQUITE*
PIONEER 8641*
AVANTE CIPRES*
PIONEER 86P42*
KILATE*
G STAR 7601*
Promedio
CV (%)
DMS0.05
Generaciones
F1
F2
7109A
2153JKL
6489ABC
2072KL
6484ABC
2222IJKL
6390ABCD
2102KL
6250ABCDE
4940A
6125ABCDEF
3522BCDE
6093ABCDEFG
2483HIJK
5671CDEFGHI
2431HIJK
5520CDEFGHI
3376CDEF
5426DEFGHIJ
2020KL
5316EFGHIJ
4185AB
5291EFGHIJ
2271HIJKL
5281EJGHIJ
3730BCD
5281EFGHIJ
2517GHIJK
5265EFGHIJ
2237IJKL
5156FGHIJ
3706BCD
5125FGHIJ
2297HIJKL
5093GHIJ
1929KLM
5041HIJK
1203M
5015HIJK
3009DEFGH
6813AB
2107KL
6272ABCDE
3674BCDE
6179ABCDE
3896BC
5938BCDEFGH
2590GHIJK
5937BCDEFGH
2000KL
5760CDEFGH
2699FGHIJK
5582 CDEFGHI
4291AB
5527CDEFGHI
2982DEFGHI
5447DEFGHI
3277CDEFG
5353EFGHIJ
2917EFGHIJ
5088GHIJ
2422HIJK
4687IJK
1633LM
4427KJ
2648FGHIJK
4069K
1612LM
5602
2739
11.13
17.25
1016.9
770.52
kg ha-1
-4956
-4417
-4262
-4288
-1310
-2603
-3610
-3240
-2144
-3406
-1131
-3020
-1551
-2764
-3028
-1450
-2828
-3164
-3838
-2006
-4706
-2598
-2283
-3348
-3937
-3061
-1291
-2545
-2170
-2436
-2666
-3054
-1779
-2457
-2863
Reducción
%
-69.71
-68.06
-65.73
-67.10
-20.96
-42.49
-59.24
-57.13
-38.84
-62.77
-21.27
-57.07
-29.36
-52.33
-57.51
-28.12
-55.18
-62.12
-76.13
-40
-69.07
-41.42
-36.94
-56.38
-66.31
-53.14
-23.12
-46.04
-39.83
-45.50
-52.39
-65.15
-40.18
-60.38
-50.79
*= Testigos comerciales; DMS p≤ 0.05 para generación F1= 1016.9 C. V.= 11.13; y DMS p≤ 0.05 para generación F2= 770.52. C. V.= 17.25. Medias con letras iguales son
estadísticamente iguales.
Agarwal y Shrotria (2005) determinaron en híbridos de sorgo
depresión por endogamia en el rendimiento de forraje verde
y seco en F2 con respecto a F1, una reducción de 23.91% a
47.19%; y 37% a 59.38% respectivamente, Bhatt, (2008)
identificó una reducción 4.23 a 23.53% y 6.19 a 26.22%,
respectivamente. En híbridos de maíz, se ha reportado en
otros estudios reducción máxima 66.12% en el rendimiento de
respectively, Bhatt, (2008) identified reduced to 4.23 and 6.19
to 23.53% 26.22% respectively. In maize hybrids has been
reported in other studies 66.12% maximum reduction in grain
yield in F2 with respect to F1 (Ramírez et al., 1986; Valdivia
and Vidal, 1995; De Leon et al., 1998; Espinosa-Calderón et
al., 1998; Coutinho et al., 2004; Martínez et al., 2006; GaytánBautista et al., 2009; Espinosa-Calderón et al., 2012).
Análisis de las generaciones F1 y F2 de híbridos experimentales y comerciales de sorgo
grano en F2 con respecto a F1 (Ramírez et al., 1986; Valdivia
y Vidal, 1995; De León et al., 1998; Espinosa-Calderón et
al., 1998; Coutiño et al., 2004; Martínez et al., 2006; GaytánBautista et al., 2009; Espinosa-Calderón et al., 2012).
Los híbridos con rendimiento de grano estadísticamente
significativos fueron el híbrido experimental SHS-23 x 43
y el híbrido comercial G STAR 7 304, con 7 109 y 6 813
kg ha-1 en la F1 respectivamente, aunque en la F2 rindieron
menos 69.71 y 36.94% respecto a F1, respectivamente. El
rendimiento promedio de los 20 híbridos experimentales
fue mayor en 3% con respecto a los 14 híbridos comerciales
al tener 5 671 y 5 505 kg ha-1 respectivamente, sin embargo
en la generación avanzada o F2 los 14 híbridos comerciales
tuvieron una reducción menor en el rendimiento de grano de
1.86% con respecto a los 20 híbridos experimentales al tener
49.70 y 51.56% de reducción, respectivamente. El contenido
genético del material, es un factor importante en la disminución
de rendimiento que se presenta al usar semilla de generación
avanzada o F2 (Espinosa-Calderón et al., 1998).
El efecto generacional se expreso en las características
fenotípicas difiriendo entre las dos generaciones (Figura 2 y
3). Los días a floración en la F2, se presentaron de manera des
uniforme dentro de cada material, en promedio aumentaron,
floreciendo de 5 a 10 días después que en F1. En altura, los
materiales se expresaron des uniformes y menor altura en
promedio de 80 a 170 cm y con menor vigor. Asimismo, en
la longitud de panoja fue menor y des uniformé para todos los
materiales, con expresiones promedio de 8 a 32 cm (Cuadro
3). La endogámica tuvo mayor efecto en el rendimiento
de grano, teniendo una reducción hasta 76.13%. Similar a
lo reportado por Peña et al. (2001, 2004) identificaron en
las características fenotípicas una depresión endogámica,
perdiendo su uniformidad en la F2.
55
Hybrids with grain yield were statistically significant
experimental hybrid SHS- 23 x 43 and the commercial
hybrid G STAR 7304, with 7 109 and 6813 kg ha-1 in F1
respectively, although in the F2 yielded less 69.71 and
36.94% with respect to F1, respectively. The average
yield of the 20 experimental hybrids was higher in 3%
over the 14 commercial hybrids to be 5 671 and 5 505 kg
ha-1 respectively, but in the advanced generation or F2; 14
commercial hybrids had a smaller reduction in grain yield
of 1.86% over the 20 experimental hybrids to be 49.70
and 51.56% reduction, respectively. The genetic content
of the material is an important factor in the performance
decline that occurs when using advanced generation seed
or F2 (Espinosa-Calderón et al., 1998).
The generational effect was expressed in the phenotypic
characteristics differing between the two generations
(Figure 2 and 3). Days to flowering in F2, so showed
uniform within each material, on average increased,
blooming of 5 to 10 days later than in F1. In height, the
material is expressed des uniform and lower on average
from 80 to 170 cm and less vigor. Also, the length of panicle
was lower and des uniform for all materials, with average
expressions 8-32 cm (Table 3). The inbred had the greatest
effect on grain yield, taking up 76.13% reduction. Similar
to that reported by Peña et al. (2001, 2004) identified in the
phenotypic characteristics inbreeding depression, losing
its uniformity in F2.
Figura 3. Fenotipo de las plantas de la generación F2 de los
híbridos experimentales y comerciales de sorgo.
Figure 3. Phenotype of F2 generation plants of the experimental
and commercial hybrid sorghum.
Figura 2. Fenotipo de las plantas de la generación F1 de los
híbridos experimentales y comerciales de sorgo.
Figure 2. Phenotype of the plants of the F1 hybrids experimental
and commercial sorghum.
The analysis of the interaction hybrid x generation
x environment under the conditions of the region
showed significant differences with the experimental
hybrid SHS-23 x 43 and the commercial hybrid G STAR
7304, with grain yield 7 109 and 6 813 kg ha-1 in F 1
respectively.
Luis Alberto Hernández Espinal y Tomás Moreno Gallegos
56 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Cuadro 3. Variables evaluadas en híbridos de la F1 durante los ciclos otoño-invierno 2010-2011 y 2011-2012.
Table 3. Variables evaluated in the F1 hybrid cycles during autumn-winter 2010-2011 and 2011-2012.
Híbrido
Días a
Floración
Altura de Planta
(cm)
Longitud de
Panoja (cm)
Excersión de la
Panoja (cm)
Color
de grano
SHS-23X41
SHS-16X41
SHS-23X60
SHS-7X60
SHS-3X41
SHS-6X39
SHS-3X34
SHS-8X57
SHS-8X60
SHS-8X22
SHS-8X10
SHS-4X41
SHS-7X19
SHS-14X44
SHS-8X55
SHS-16X57
SHS-14X40
SHS-7X3
77A
74B
71DC
67GH
75B
71DC
74B
68FG
68FG
67GH
69EF
74B
67GH
71DC
71DC
72C
69EF
69EF
155J
160I
150K
145L
160I
167EF
165FGH
173CD
175C
166FG
170DE
162HI
143LM
196A
187B
161I
167EF
155J
26BCDE
26BCDE
25CDEF
27ABCD
28ABC
27ABCD
25CDEF
26BCDE
25CDEF
30A
25CDEF
26BCDE
30A
29AB
28ABC
29AB
27ABCD
29AB
24CDE
23DEF
6O
18IJ
26BC
23DEF
26BC
22EFG
25BCD
16JK
23DEF
18IJ
16JK
32A
21FGH
14KLM
26BC
19HI
Crema
Rojo
Crema
Crema
Rojo
Rojo
Rojo
Crema
Crema
Crema
Rojo
Rojo
Crema
Rojo
Crema
Crema
Rojo
Crema
SHS-19X44
SHS-3X13
68FG
70DE
170DE
140MN
27ABCD
29AB
26BC
14KLM
Rojo
Rojo
PIONEER 85G47*
69EF
154J
22F
23DEF
Rojo
PIONEER 8641*
PIONEER 86P42*
68FG
66HI
163HGI
144L
22F
24DEF
25BCD
20GHI
Rojo
Rojo
KILATE*
AVANTE NOGAL*
63KL
62L
153JK
135OP
24DEF
23EF
13LM
25BCD
Rojo
Rojo
AVANTE MEZQUITE*
AVANTE PINO*
68FG
63KL
137NO
132P
25CDEF
24DEF
24CDE
12M
Rojo
Rojo
AVANTE CIPRES*
SYNGENTA 5515*
66HI
63KL
126Q
112R
27ABCD
30A
14KLM
9N
Rojo
Rojo
SYNGENTA 5265*
63KL
137NO
23EF
14KLM
Rojo
G STAR 7205*
65IJ
140MN
22F
15KL
Rojo
G STAR 7402*
G STAR 7601*
64JK
66HI
144L
125Q
28ABC
26BCDE
13LM
16JK
Rojo
Rojo
G STAR 7304*
dMS0.05
66HI
1.62
140MN
3.34
24DEF
3.25
27B
2.28
Rojo
*= Testigos comerciales. Medias con letras iguales son estadísticamente iguales.
Análisis de las generaciones F1 y F2 de híbridos experimentales y comerciales de sorgo
El análisis de la interacción ambiente x híbrido x generación
bajo las condiciones de la región mostro diferencias
significativas con el híbrido experimental SHS-23 x 43 y el
híbrido comercial G STAR 7304, con rendimientos de grano
de 7 109 y 6 813 kg ha-1 en la F1 respectivamente.
Análisis económico de la producción de grano
En el análisis económico con base al rendimiento de grano
de las generaciones F1 y F2, resultó que la mejor opción para
los productores de grano de sorgo de Sinaloa, es sembrar
F1 al ser positivo la relación B/C en todos los híbridos de
sorgo en comparación a la generación F2. La relación B/C
promedio de la generación F2 fue menor con 45.61% con
respecto a F1 (Cuadro 4).
La relación beneficio costo de los 20 híbridos experimentales
y 14 híbridos comerciales fue positiva con 1.78 y 1.73
respectivamente; sin embargo, en la generación avanzada
o F2 resulto negativa en ambos casos con 0.95 y 0.96
respectivamente.
El híbrido experimental SHS-23 x 41 y comercial G STAR
7304 resultaron obtener el mayor B/C de 2.23 y 2.14
respectivamente, con semilla de la generación F1; sin embargo,
en la F2 obtienen la relación B/C negativa de 0.75 y 0.73, con una
reducción de 66.31 y 65.6% respectivamente, con respecto a F1.
El híbrido experimental SHS-3 x 41 es una alternativa para
el productor al ser el más rentable al sembrar la generación
F2, la relación B/C de 1.73 y con la menor reducción 12.08%,
con respecto a F1, con rendimientos promedio en F1 6 250 y
en F2 4 940 kg ha-1, teniendo estabilidad en ambos ambientes
estudiados y por la baja depresión endogámica.
De acuerdo con los análisis obtenidos, en la generación
avanzada o F2, los resultados indican que en más de 90% de
los híbridos de sorgo no es rentable la siembra de sorgo para
la producción de grano considerando los rendimientos, costos
y precios del grano, siendo similar con Espinosa-Calderón
et al. (1998); Coutiño et al. (2004); Martínez et al. (2006);
Gaytán-Bautista et al. (2009) quienes mencionan el efecto de
endogamia en la reducción de la producción de grano en maíz
híbrido y en las ganancias netas. El precio de la semilla híbrida
de sorgo es de alto costo en comparación a la de generación
avanzadas o F2 (del canasto). La diferencia del costo de
la semilla híbrida certificada se destina a otros insumos
(fertilizantes, herbicidas, labores) en agroecosistemas de muy
bajo rendimiento (Pixley y Banziger, 2001).
57
Economic analysis of the production of grain
In the economic analysis based on the grain yield of F1 and
F2 generations was that the best choice for grain sorghum
producers of Sinaloa, is to plant positive F1 when the B/C in
all sorghum hybrids compared to the F2 generation. The B/C
average F2 generation was lower with 45.61% with respect
to F1 (Table 4).
Cuadro 4. Comparación de la relación beneficio/costo
de las generaciones F1 y F2 del rendimiento de
grano (kg ha-1) de 20 híbridos experimentales
y 14 comerciales de sorgo en Sinaloa, México.
Table 4. Comparison of the benefit/cost of F1 and F2 generations
of grain yield (kg ha-1) of 20 experimental and 14
commercial hybrid sorghum in Sinaloa, Mexico.
Híbrido
SHS-23x41
SHS-16x41
SHS-23x60
SHS-7x60
SHS-3x41
SHS-6x39
SHS-3x34
SHS-8x57
SHS-8x60
SHS-8x22
SHS-8x10
SHS-4x41
SHS-7x19
SHS-14x44
SHS-8x55
SHS-16x57
SHS-14x40
SHS-7x3
SHS-19x44
SHS-3x13
G STAR 7304*
AVANTE PINO*
G STAR 7402*
G STAR 7205*
PIONEER 85G47*
SYNGENTA 5265*
AVANTE NOGAL*
SYNGENTA 5515*
AVANTE MEZQUITE*
PIONEER 8641*
AVANTE CIPRES*
PIONEER 86P42*
KILATE*
G STAR 7601*
PROMEDIO*
*= Testigos comerciales.
Relación beneficio costo
Generaciones Reducción
F1
F2
%
2.23
0.75
-66.31
2.04
0.72
-64.48
2.04
0.77
-61.88
2.01
0.73
-63.41
1.96
1.73
-12.08
1.92
1.23
-36.04
1.91
0.86
-54.67
1.78
0.85
-52.32
1.73
1.18
-31.97
1.70
0.70
-58.59
1.67
1.46
-12.43
1.66
0.79
-52.25
1.66
1.30
-21.44
1.66
0.88
-46.98
1.65
0.78
-52.74
1.62
1.29
-20.05
1.61
0.80
-50.14
1.60
0.67
-57.87
1.58
0.42
-73.45
1.57
1.05
-33.26
2.14
0.73
-65.60
1.97
1.28
-34.84
1.94
1.36
-29.86
1.86
0.90
-51.48
1.86
0.70
-62.53
1.81
0.94
-47.88
1.75
1.50
-14.49
1.74
1.04
-39.99
1.71
1.14
-33.08
1.68
1.02
-39.39
1.60
0.84
-47.05
1.47
0.57
-61.24
1.39
0.92
-33.47
1.28
0.56
-55.93
1.76
0.95
-45.61
58 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
En otro trabajo, Espinosa-Calderón et al. (1998) reporta,
que el precio de la semilla juega un papel fundamental en
la decisión por los productores de usar semilla comercial o
de generaciones avanzadas de un híbrido, y éste precio está
influenciado principalmente por los costos de producción
de la semilla. Los materiales que pueden ser producidos a
bajo costo son importantes para mantener precios de semilla
aceptables, con lo cual se puede incrementar el uso de semilla
comercial y al mismo tiempo reducir el uso de generaciones
avanzadas de semilla híbrida.
Por lo tanto, en temporal o secano, se debe promover la
producción de variedades e híbridos de sorgo nacionales
de bajo costo y con rendimientos de grano aceptables, que
compitan favorablemente con los transnacionales.
Conclusiones
El uso de semilla de generación avanzada o F2 de sorgo,
presentó una reducción de 20.96 a 76.13% en rendimiento
de grano, con respecto a la semilla híbrida F1.
En promedio en los 34 híbridos, la relación beneficio costo
de semilla híbrida F1 fue de 1.76 y en generación avanzada
o F2 fue negativa de 0.95.
El híbrido experimental SHS-23 x 43 y comercial G STAR
7304 obtuvieron el mayor rendimiento de grano en ambos
ambientes estudiados con 7 109 y 6 813 kg ha-1 en la F1
respectivamente.
Agradecimientos
Al apoyo financiero proporcionado por Fundación Produce
Sinaloa, A. C. a través del proyecto Núm. 2055985A titulado:
Formación de variedades e híbridos de sorgo para temporal
y riego en el estado de Sinaloa.
Literatura citada
Agarwal, M. and Shrotria, P. K. 2005. Heterosis and inbreeding depression
in forage sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]. Indian J.
Genet. 65(1):12-14.
Luis Alberto Hernández Espinal y Tomás Moreno Gallegos
The cost benefit ratio of the 20 experimental hybrids
and 14 commercial hybrids was positive with 1.78
a n d 1 . 7 3 r e s p e c t i v e l y, b u t i n a d v a n c e d o r F 2
generation was negative in both cases with 0.95 and 0.96
respectively.
SHS-23 x 41 experimental hybrid and commercial
STAR 7304 G obtained the highest B/C of 2.23 and 2.14
respectively, the F1 seed, but F2 obtained in the B/C ratio
of 0.75 and 0.73 negative, a reduction of 66.31 and 65.6%
respectively, with respect to F1.
The experimental hybrid SHS-3 x 41 is an alternative for the
producer to be the most profitable to plant the F2 generation,
the B/C of 1.73 and the lowest 12.08% reduction with respect
to F1, with average yields in F1 F2 6 250 and 4 940 kg ha-1,
with stability in both environments studied and the low
inbreeding depression.
According to the analysis obtained in the advanced
generation or F 2, the results indicate that more than
90% of hybrid sorghum planting unprofitable sorghum
for grain production based on returns, costs and grain
prices, being similar to Espinosa-Calderón et al. (1998),
Coutinho et al. (2004), Martínez et al. (2006), GaytánBautista et al. (2009) who mention the effect of inbreeding
in reducing the production of hybrid maize grain and net
earnings. The price of hybrid sorghum seed is expensive
compared to the advanced generation or F 2 (from the
basket). The difference in the cost of certified hybrid
seed is used for other inputs (fertilizers, herbicides, work)
in agroecosystems in very low yield (Pixley and
Banziger, 2001).
Espinosa-Calderón et al. (1998) reported that, the price
of the seed plays a key role in the decision to use the
commercial seed producers or advanced generations
of a hybrid, and this price is influenced mainly by the
costs of seed production. The materials that can be
produced at low cost are important to maintain acceptable
prices seed, which can increase the use of commercial
seed while reducing the use of hybrid seeds advanced
generations.
Therefore, in rainfed, should promote the production
of sorghum varieties and hybrids national low cost and
acceptable grain yields, which compete favorably with the
transnational.
Análisis de las generaciones F1 y F2 de híbridos experimentales y comerciales de sorgo
Bhatt, A. 2008. Studies on heterosis and inbreeding depression in forage
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(INIFAP). Centro de Investigación Regional del Noroeste
(CIRNO). Campo Experimental Valle de Culiacán. Culiacán,
Sinaloa, México. Memoria de capacitación 1-24 p.
59
Conclusions
The use of advanced generation seed or sorghum F2, showed
a reduction of 20.96 to 76.13% in yield with respect to F1
hybrid seed.
On average in the 34 hybrids, the benefit cost of F1 hybrid
seed was 1.76 and in advanced or F2 generation was negative
0.95.
The experimental hybrid SHS- 23 x 43 and commercial G
STAR 7304 had the highest grain yield in both environments
studied in 7 109 and 6813 kg ha-1 in F1 respectively.
End of the English version
Palacios, V. O.; Moreno-Gallegos T. G. y Reyes-Jiménez J. E. 2001.
Costeño 201, sorgo de doble propósito para temporal en
Sinaloa. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo
Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA). Instituto Nacional
de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP).
Centro de Investigación Regional del Noroeste (CIRNO).
Campo Experimental Valle de Culiacán. Culiacán, Sinaloa,
México. Folleto técnico Núm. 2. 2 p.
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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 61-75
Análisis de tendencia de las variables hidroclimáticas
de la Costa de Chiapas*
Trend analysis of hydroclimatic variables
of the Coast of Chiapas
Carlos Escalante-Sandoval1 y Leonardo Amores-Rovelo1§
Facultad de Ingeniería-UNAM. Edificio T, Bernardo Quintana Arrioja, 1er. piso. Tel. (55) 5622-3279. Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, México, D. F. C. P. 04510.
([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
La región denominada Costa de Chiapas ha sido afectada por
algunos periodos de estiaje y por inundaciones, los cuales han
causado serios daños económicos y sociales. Se ha considerado
al proceso de deforestación como la principal causa de este
hecho. Sin embargo, se debe tomar en cuenta la variación
espacial y temporal de las variables hidroclimatológicas.
Con este propósito se ha recolectado la información de lluvia,
temperatura máxima y mínima de 51 estaciones climatológicas
para el periodo 1960- 2010, así como los escurrimientos
de 12 estaciones hidrométricas del periodo 1964 a 2005. El
análisis de tendencia de las series de tiempo anuales (año
agrícola) y estacionales (primavera-verano y otoño-invierno)
de precipitación, temperatura máxima, temperatura mínima,
evapotranspiración y escurrimientos, se realizó con la prueba
estadística no paramétrica de Mann-Kendall. Se detectó que la
mayor parte de la Costa de Chiapas presenta tendencias en las
series. Éstos resultados deberán tomarse en cuenta para adoptar
medidas de protección contra la ocurrencia más persistente de
las inundaciones pluviales y fluviales, así como las medidas de
mitigación contra el incremento de las temperaturas máximas
que afectan la salud de los seres vivos, y de la evapotranspiración
que incrementa la demanda de agua en la agricultura.
The region called Chiapas Coast has been affected
by some periods of drought and floods, which have
caused serious economic and social damage. It was
considered to deforestation as the main cause of this.
However, we consider the spatial and temporal variation
of hydroclimatic variables. For this purpose it has been
collected the information of rainfall, maximum and
minimum temperature of 51 weather stations for the
period 1960-2010 and 12 runoff gauging stations for
the period 1964-2005. The trend analysis of annual time
series (agricultural year) and seasonal (spring-summer and
autumn-winter) of precipitation, maximum temperature,
minimum temperature, evapotranspiration and runoff,
performed with the nonparametric statistical test MannKendall. It was found that most of the Chiapas Coast
presents trends in the series. These results should be taken
into account to take protective measures against the most
persistent occurrence of pluvial and fluvial flooding and
mitigation measures against the increase in maximum
temperatures that affect the health of living beings, and
evapotranspiration increases the demand for water in
agriculture.
Palabras claves: series de tiempo, test de Mann-Kendall,
variabilidad climática.
Key words: time series, Mann-Kendall, climate
variability.
* Recibido: mayo de 2013
Aceptado: noviembre de 2013
Carlos Escalante-Sandoval y Leonardo Amores-Rovelo
62 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Introducción
Introduction
Aunque el planeta ha experimentado un incremento
exponencial en las pérdidas humanas por desastres
naturales (Neil et al., 2003), persisten los debates sobre
el aumento en la frecuencia e intensidad de los eventos
meteorológicos extremos, más aun si se puede atribuir
al cambio climático; el incremento en la ocurrencia
de huracanes, frentes fríos, inundaciones y sequías
(Houghton et al., 1996).
Although the planet has experienced an exponential increase
in the human losses from natural disasters (Neil et al., 2003),
there are still debates about the increased frequency and
intensity of extreme weather events, more so if it can be
attributed to climate change, the increase in the occurrence
of hurricanes, cold fronts, floods and droughts (Houghton
et al., 1996).
Los impactos de la variabilidad del clima se han sentido
significativamente en la agricultura, ganadería, el
suministro de agua y la generación de energía, afectando
social y económicamente a las comunidades alrededor
del mundo.
En las fases de planeación y manejo de los recursos hídricos
se considera que los procesos hidrológicos son invariantes en
el tiempo y donde el pasado se asume como representativo
del futuro. Sin embargo, tal consideración de estacionareidad
puede ser no válida debido a la variabilidad natural y los
cambios antropogénicos inducidos en el sistema climático
(Milly et al., 2008).
Las complejas interacciones en el sistema océano-atmósferasuelo pueden ser evaluadas a través de las variables climáticas
de precipitación, temperatura y escurrimiento (Lastra et al.,
2008; Macías, 2007; Giménez y Lanfranco, 2012). Por lo
que la investigación de los patrones y posibles cambios en la
tendencia de estas variables a escala espacio-temporal ayuda
a generar medidas de planeación, mitigación y la evaluación
de la resiliencia del ecosistema hacia tal variabilidad. Moron
et al. (1992) recomienda que para el análisis de tendencias de
series climáticas se requiere contar con al menos 30 años de
registros continuos.
El presente estudio tiene como objetivo el analizar si
existe o no un cambio en las tendencias de las variables
hidroclimáticas de la región denominada “Costa de
Chiapas”, la cual se ve afectada por inundaciones, sequías
y altas temperaturas. Los resultados permitirán contar con
un instrumento de planeación para el manejo adecuado de
los recursos hídricos de la región, que impactarán en el
control de inundaciones, el rendimiento de los cultivos,
la ganadería, la producción de energía y el manejo de los
ecosistemas.
The impacts of climate variability have felt significantly in
agriculture, livestock, water supply and power generation,
socially and economically affected communities around
the world.
In the early stages of planning and management of
water resources is considered hydrological processes
are invariant in time and where the past is assumed to be
representative of the future. However, such consideration
of stationarity may be invalid due to natural variability
and anthropogenic induced changes in the climate system
(Milly et al., 2008).
The complex interactions in the ocean-atmosphere- soil can
be evaluated through the climatic variables of precipitation,
temperature and runoff (Lastra et al., 2008; Macías, 2007;
Giménez and Lanfranco, 2012). So the investigation of the
patterns and possible changes in the trend of these variables
spatiotemporal scale helps generate measures of planning,
mitigation and assessment of ecosystem resilience to such
variability. Moron et al. (1992) recommends that for the
analysis of trends in climate series is required to have at least
30 years of continuous records.
The present study aims to analyze whether or not a change
in the trends of hydroclimatic variables in the region called
"Coast of Chiapas", which is affected by floods, droughts
and high temperatures. The results will have a planning
tool for the proper management of water resources in the
region, which will impact on flood control, the yield of crops,
livestock, energy production and ecosystem management.
Study area
The state of Chiapas is located in the southeast of Mexico,
75 634.4 km2. It is composed of 118 municipalities grouped
into nine economic regions: Center, Altos, Border, Frailesca,
Análisis de tendencia de las variables hidroclimáticas de la Costa de Chiapas
Zona de estudio
El estado de Chiapas se localiza en el sureste de la República
Mexicana, cuenta con 75 634.4 km2 de superficie. Está
conformado por 118 municipios agrupados en nueve
regiones económicas: Centro, Altos, Fronteriza, Frailesca,
Norte, Selva, Sierra, Soconusco e Istmo-Costa. Limita al
norte con el estado de Tabasco, al este con la República de
Guatemala, al sur con el océano Pacífico y al oeste con los
estados de Oaxaca y Veracruz.
La región denominada Costa de Chiapas se localiza en la
vertiente del océano Pacífico en los estados de Chiapas y
Oaxaca, y comprende desde el río Tapanatepéc hasta el
Suchiate. Abarca desde los 14° 30’ a los 16° 33’ de latitud
norte y de los 92° 4’ a los 94° 19’ de longitud oeste. Tiene
una superficie total de 13 591 km2. El clima en la costa es
cálido subhúmedo con lluvias en verano, la vegetación es
de selva baja y espinosa o selva caducifolia en las vegas de
los ríos. Por su economía la región se puede agrupar en dos
zonas la VIII Soconusco y IX Istmo Costa.
Los ríos de la región son de longitud corta y área de cuenca
pequeña, con un recorrido general de noroeste a sureste,
atravesando la faja de la región en su longitud más angosta.
Por la estructura peculiar de esta vertiente se originan
corrientes con pendiente muy fuerte en la fase inicial de su
recorrido y de pendiente muy suave en el tramo final. La
lluvia media anual de la zona es de 2 650 mm, y se concentra
en los meses de mayo a octubre, temporada en la que llueve
90% del total anual. La temperatura media anual oscila entre
22.5 °C a 28.5 °C. La lámina de evaporación media anual en
la región es de 1 670 mm.
El proceso de deforestación y degradación de los bosques y
selvas de Chiapas se ha agudizado en las últimas décadas,
generado por la tala de maderas preciosas y la creciente
demanda de suelos para la agricultura y ganadería. Estas
modificaciones han generado un incremento sustantivo en
el potencial de inundación y la pérdida de suelos por erosión
hídrica, además de reducir la infiltración hacia el subsuelo.
Un primer paso para el manejo integral de las cuencas
de la zona, lo representa el conocimiento profundo del
comportamiento de las variables del ciclo hidrológico. Es
importante determinar si las lluvias, temperaturas máximas
y mínimas, además del escurrimiento superficial han
sufrido o no cambio en el patrón de ocurrencia, no sólo en
la periodicidad sino también en cuanto a su magnitud.
63
North, Selva, Sierra, Soconusco and Istmo-Costa.
Bordered on the north by the state of Tabasco, on the
east by the Republic of Guatemala, on the south by the
Pacific Ocean and on the west by the States of Oaxaca
and Veracruz.
The region called Costa de Chiapas is located on the Pacific
Ocean side in the states of Chiapas and Oaxaca, and ranges
from the river until Suchiate, Tapanatepec. It ranges from
14° 30' to 16° 33' north latitude and 92° 4' to 94° 19' west
longitude. It has a total area of 13 591 km2. The coastal
climate is warm subtropical with summer rains, vegetation
is lowland deciduous forest and thorny or in river valley. On
the regional economy can be grouped into two zones VIII
Soconusco and IX Istmo Costa.
The rivers of the region are of short length and small
catchment area, with a general tour of northwest to southeast,
crossing the strip of the region narrower in length. By the
peculiar structure of this slope currents originate very steep
slope in the initial phase of their journey and very gentle
slope in the final stretch. The average annual rainfall in the
area is 2 650 mm, and is concentrated in the months of May
to October rainy season in which 90% of the total a year.
The average annual temperature ranges from 22.5 °C to 28.5
°C. The average annual evaporation sheet in the region is
1 670 mm.
The deforestation and degradation of forests and jungles
of Chiapas has worsened in recent decade’s generated
logging of precious woods and the growing demand for
land for agriculture and livestock. These changes have
led to a substantial increase in the potential of flooding
and soil loss by water erosion and reduce infiltration into
the ground.
A first step for integrated watershed management in
the area, it is the deep knowledge of the behavior of
the variables of the hydrological cycle. It is important
to determine if the rains, maximum and minimum
temperatures, and surface runoff have suffered or change
in the pattern of occurrence, not only in frequency but also
in terms of its magnitude.
Information available
For this study, information has daily precipitation,
maximum and minimum temperature of 51 weather
stations for the period 1960-2010 (Figure 1 and
Carlos Escalante-Sandoval y Leonardo Amores-Rovelo
64 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Información disponible
Para este estudio se cuenta con la información de
precipitación diaria, temperatura máxima y mínima de 51
estaciones climatológicas para el periodo 1960-2010 (Figura
1 y Cuadro 1). Respecto a la información hidrométrica, se
tienen disponibles 12 estaciones de aforos para el periodo
1964-2005 (Figura 2 y Cuadro 2).
Figura 1. Localización de las estaciones climatológicas en la
región Costa de Chiapas.
Figure 1. Location of the weather stations in the coastal region
of Chiapas.
Table 1). Regarding hydrometric information available
12 gauging stations for the period 1964-2005 (Figure 2
and Table 2).
The location of the municipalities (Table 3) belonging
to the Soconusco and Istmo region are presented in
Figure 3.
Trend analysis
In order to detect trend (increase or decrease) MannKendall test has been applied (Mann 1945, Kendall , 1975)
to series of cumulative (precipitation, evapotranspiration
and runoff) and averages (maximum and minimum
temperature) in the agricultural cycle (October-September),
spring-summer (April to September) and autumn-winter
(October to March). The interpolation of the maps was
by the method of inverse distance weighted (IDW) (Díaz
et al., 2008). The trend in the variable rainfall series was
obtained during the periods accumulated spring-summer
and autumn-winter crop year. Maps were constructed
trends shown in Figures 4 to 7. The percentage of area in
each municipality trend was obtained from the contribution
of the area of influence of each station (Table 1) using the
Thiessen polygons.
Cuadro 1. Estaciones climatológicas de la Costa de Chiapas empleadas en este estudio.
Table 1. Weather stations of the Chiapas Coast used in this study.
Estación
Nombre
7012
Finca Argovia
Belisario
7014
Dominguez
7018
Cacahoatan
7019
Suchiate
7038
Despoblado
7045
El Dorado
7048 Finca el Triunfo
7053
Escuintla
7056
Finca Chiripa
7057 Finca Chicharras
7058
El Perú
7060
Finca Génova
7061
Hamburgo
7068 Frontera Hidalgo
7072
Las Maravillas
7073
San Cristóbal
7074
Horcones
7075
7077
Huehuetan
Huixtla
Latitud Longitud Altura
Latitud Longitud Altura
grados grados (msnm) Estación
Nombre
grados grados (msnm)
15.15
92.30
620
7146 San Jerónimo Unión J. 15.05 92.17
612
15.28
14.98
14.80
15.22
14.67
15.33
15.27
15.18
15.10
15.10
15.17
15.13
14.78
15.10
15.98
15.93
92.37
92.17
92.25
92.57
92.18
92.52
92.63
92.28
92.25
92.27
92.32
92.33
92.18
92.28
93.72
93.57
660
350
350
60
9
971
110
750
1264
800
880
1225
60
660
38
140
7157
7168
7182
7185
7187
7191
7199
7200
7201
7208
7228
7320
7326
7333
7334
7336
15.02
15.13
92.40
92.47
44
40
7339
7342
Santo Domingo (dge)
Tonalá
Arriaga
Escuintla
La Patria
Malpaso
Tanque Regulador
Tapachula
Tonalá
El Novillero
Tres Picos
Salvación
Mazatán
Buenos Aires
Francisco Sarabia
Plan de Iguala,
Huehuetan
El Porvenir
Benito Juárez
15.03
16.08
16.23
15.32
15.10
14.95
14.88
14.93
16.08
15.50
15.83
15.15
14.85
15.32
15.43
14.98
92.08
93.75
93.90
92.67
92.22
92.27
92.30
92.27
93.70
92.98
93.52
92.68
92.43
92.28
92.98
92.48
1300
55
64
110
900
303
572
179
17
90
55
141
15
260
570
38
15.42
15.05
92.33
92.75
800
540
Análisis de tendencia de las variables hidroclimáticas de la Costa de Chiapas
65
Cuadro 1. Estaciones climatológicas de la Costa de Chiapas empleadas en este estudio (Continuación).
Table 1. Weather stations of the Chiapas Coast used in this study (Continuation).
7113
Nombre
Ignacio López
Rayón
Mapastepec
7115
Margaritas
15.50
93.07
80
7116
7117
7129
7136
Medio Monte
Metapa
Pijijiapan
Pto.madero
14.88
14.85
15.37
14.75
92.18
92.20
92.25
92.42
190
93
1728
4
7078
94°30’0
94°0’0
Latitud Longitud Altura
grados grados (msnm) Estación
14.62
92.20
7
15.43
92.90
32
Costa de Chiapas
93°30’0
93°0’0
Nombre
Ejido Ibarra
7344
Mapastepec
7347
Guadalupe Victoria
Independencia
7348
Chiapas
7352
San Diego
20148 San Pedro Tapanatepec
20328
Chahuites
15°30’N
15°30’N
16°0’N
N
Simbología
15°0’N
15°0’N
Estaciones hidrométricas
Perímetro de municipios
Ríos de la Costa de Chiapas SIAM
94°30’0
94°0’0
93°30’0
40
60
80
100
Kilómetros
93°0’0
92°30’0
14°30’N
14°30’N
Municipios Costa de Chiapas
0 10 20
Latitud Longitud Altura
grados grados (msnm)
15.35
92.93
60
15.55
92.88
211
15.37
92.60
7
15.73
16.37
16.28
93.30
94.22
94.20
840
35
35
Cuadro 2. Estaciones hidrométricas de la Costa de Chiapas
empleadas en este estudio.
Table 2. Hydrometric stations Chiapas Coast used in this
study.
92°30’0
16°0’N
Estación
Figura 2. Ubicación de las estaciones hidrométricas en la región
Costa de Chiapas.
Figure 2. Location of hydrometric stations in the coastal region
of Chiapas.
Estación
Nombre
23007
23008
23009
23011
23012
23014
23015
23016
23018
23019
23020
23020
Suchiate
Huixtla
Pijijiapan
Tonalá
Novillero
San Diego
Cacaluta
Cintalapa
Margaritas
Despoblado
Huehuetan
Talismán
Latitud
grados
14.683
15.133
15.700
16.071
15.487
15.750
15.350
15.308
16.321
15.217
15.000
14.883
Longitud
grados
92.133
93.467
93.216
92.750
93.950
92.333
92.716
91.733
92.979
92.567
92.417
92.142
Cuadro 3 Municipios de la región Costa de Chiapas.
Table 3. Municipalities of Chiapas coast region.
Clave Municipio
Clave Municipio
Clave Municipio
Clave Municipio
1
Acacoyagua
7
Frontera Hidalgo
13
Motozintla
19
Tonalá
2
Acapetahua
8
Huehuetan
14
Pijijiapan
20
Tuxtla Chico
3
Arriaga
9
Huixtla
15
San Francisco del Mar
21
Tuzantán
4
Cacahoatán
10
Mapastepec
16
San Pedro Tapanatepéc
22
Unión Juárez
5
Chahuites
11
Mazatán
17
Suchiate
23
Villa Comaltitlán
6
Escuintla
12
Metapa
18
Tapachula
Carlos Escalante-Sandoval y Leonardo Amores-Rovelo
La localización de los municipios (Cuadro 3) pertenecientes
a la región Soconusco e Istmo se presentan en la Figura 3.
93°30’0
93°0’0
N
Simbología
15°0’N
Municipios Costa de Chiapas
Lluvia acumulada en el año agrícola
Valor
Incremento
Promedio histórico
Decremento
94°30’0
94°0’0
93°0’0
15°30’N
16°0’N
Simbología
15°0’N
Región de Oaxaca
Región de VIII Soconusco
15°0’N
15°30’N
92°30’0
Región de IX Istmo de la costa
Perímetro de municipios
94°30’0
94°0’0
93°30’0
40
60
80
100
Kilómetros
93°0’0
92°30’0
14°30’N
0 10 20
4500
Lluvia acumulada en el año agrícola
Líneal (Lluvia acumulada en el año agrícola)
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0 10 20
93°30’0
40
60
80
100
Kilómetros
93°0’0
92°30’0
14°30’N
14°30’N
15°0’N
Perímetro de municipios
93°30’0
N
5000
15°30’N
15°30’N
92°30’0
Costa de Chiapas
Figura 3. Ubicación de los municipios de la región Costa de
Chiapas.
Figure 3. Location of the municipalities of the coastal region
of Chiapas.
Cantidad de lluvia en mm
Costa de Chiapas
94°0’0
Municipios Costa de Chiapas
16°30’N
94°0’0
16°0’N
94°30’0
16°0’N
16°30’N
Para detectar tendencia (incremento o decremento) se
ha aplicado la prueba de Mann-Kendall (Mann 1945;
Kendall, 1975) a las series de acumulados (precipitación,
evapotranspiración y escurrimiento) y promedios
(temperatura máxima y mínima) en el año agrícola (octubreseptiembre), primavera-verano (abril- septiembre) y otoñoinvierno (octubre-marzo). La interpolación de los mapas fue
mediante el método de distancia inversa ponderada (IDW)
(Díaz et al., 2008). La tendencia en la variable precipitación
de lluvia se obtuvo de series acumuladas en los periodos
primavera-verano, otoño-invierno y año agrícola. Se
construyeron mapas de tendencias mostrados en las Figuras
4 a 7. El porcentaje de área de tendencia en cada municipio
se obtuvo de la aportación del área de influencia de cada
estación (Cuadro 1) mediante los polígonos de Thiessen.
14°30’N
Análisis de tendencia
94°30’0
16°0’N
66 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Figura 4. Tendencia en la lluvia acumulada en el año agrícola.
Figure 4. Trends in rainfall during the agricultural year.
0
1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006
Años
Figura 5. Tendencia en la lluvia acumulada en el año agrícola.
Figure 5. Trends in rainfall during the agricultural year.
Simbología
94°0’0
40
93°30’0
60
80
100
Kilómetros
93°0’0
92°30’0
14°30’N
94°30’0
0 10 20
15°0’N
Perímetro de municipios
Municipios Costa de Chiapas
Lluvia acumulada Otoño-Invierno
15°0’N
Perímetro de municipios
Incremento
Promedio histórico
Decremento
92°30’0
N
Municipios Costa de Chiapas
Lluvia acumulada Primavera-Varano
Valor
93°0’0
Valor
Incremento
Promedio histórico
Decremento
94°30’0
16°30’N
93°30’0
16°0’N
Costa de Chiapas
15°30’N
16°30’N
94°0’0
15°0’N
Simbología
94°30’0
0 10 20
94°0’0
40
93°30’0
60
80
100
Kilómetros
93°0’0
92°30’0
14°30’N
N
14°30’N
15°30’N
15°0’N
14°30’N
92°30’0
16°0’N
93°0’0
15°30’N
93°30’0
16°30’N
Costa de Chiapas
16°0’N
94°0’0
67
15°30’N
94°30’0
16°0’N
16°30’N
Análisis de tendencia de las variables hidroclimáticas de la Costa de Chiapas
La evapotranspiración fue calculada mediante el método de
Turc a partir de la temperatura media en el periodo del año
agrícola y se evaluó mediante la prueba de Mann-Kendall
para detectar tendencia (Figuras 14 y 15).
Evapotranspiration was calculated using the Turc method
from the average temperature in the agricultural year period
and evaluated by the Mann-Kendall test to detect trend
(Figures 14 and 15).
Costa de Chiapas
93°30’0
Simbología
93°30’0
60
80
93°0’0
100
Kilómetros
92°30’0
Figura 8. Tendencia en la temperatura máxima del promedio
año agrícola.
Figure 8. Trend in the average maximum temperature of the
agricultural year.
14°30’N
94°0’0
40
14°30’N
94°30’0
0 10 20
15°0’N
Perímetro de municipios
Municipios Costa de Chiapas
Temperatura mínima año agrícola
15°0’N
Perímetro de municipios
Incremento
Promedio histórico
Decremento
92°30’0
N
Municipios Costa de Chiapas
Temperatura máxima año agrícola
Valor
93°0’0
Valor
Incremento
Promedio histórico
Decremento
94°30’0
16°0’N
94°0’0
15°30’N
Simbología
94°30’0
15°0’N
N
16°0’N
15°30’N
15°0’N
14°30’N
92°30’0
94°0’0
0 10 20
93°30’0
40
60
80
93°0’0
100
Kilómetros
92°30’0
14°30’N
93°0’0
16°0’N
93°30’0
15°30’N
Costa de Chiapas
16°0’N
94°0’0
15°30’N
94°30’0
16°30’N
The trend in maximum and minimum temperature
were obtained from the series averages in springsummer and autumn-winter crop year to which we
applied the Mann-Kendall test to detect trend (Figures
8-13).
16°30’N
La tendencia en la temperatura máxima y mínima se
obtuvo a partir de las series promedios en primaveraverano, otoño-invierno y año agrícola a las cuales se les
aplico la prueba de Mann-Kendall para detectar tendencia
(Figuras 8 a 13).
16°30’N
Figura 7. Tendencia en la lluvia acumulada en otoño-invierno.
Figure 7. Trends in rainfall during spring and summer.
16°30’N
Figura 6. Tendencia en la lluvia acumulada en primavera-verano.
Figure 6. Trends in rainfall during spring and summer.
Figura 9. Tendencia en la temperatura mínima del promedio
año agrícola.
Figure 9. Trend in average minimum temperature of the
agricultural year.
Simbología
Simbología
93°0’0
92°30’0
16°0’N
15°30’N
16°30’N
16°0’N
94°30’0
94°0’0
94°30’0
94°0’0
15°0’N
93°30’0
60
80
100
Kilómetros
93°0’0
92°30’0
Costa de Chiapas
93°30’0
93°0’0
92°30’0
Simbología
0 10 20
93°30’0
40
60
80
93°0’0
100
Kilómetros
92°30’0
Figura 12. Tendencia en la temperatura mínima promedio en
primavera-verano.
Figure 12. Trend in the average minimum temperature in
spring and summer.
Municipios Costa de Chiapas
Temperatura mínima Otoño-Invierno
15°0’N
Valor
14°30’N
15°0’N
Municipios Costa de Chiapas
Temperatura mínima Primavera-Verano
15°0’N
Perímetro de municipios
14°30’N
15°0’N
14°30’N
40
N
Perímetro de municipios
94°0’0
0 10 20
Valor
Incremento
Promedio histórico
Decremento
94°30’0
94°0’0
0 10 20
93°30’0
40
60
80
93°0’0
100
Kilómetros
92°30’0
14°30’N
15°30’N
Simbología
Incremento
Promedio histórico
Decremento
Figura 11. Tendencia en la temperatura máxima promedio en
otoño-invierno.
Figure 11. Trend in the average high temperature in autumnwinter.
15°30’N
93°30’0
16°0’N
16°30’N
Costa de Chiapas
Valor
14°30’N
92°30’0
Municipios Costa de Chiapas
Temperatura máxima Otoño-Invierno
16°30’N
93°0’0
N
94°30’0
92°30’0
16°0’N
100
Kilómetros
Figura 10. Tendencia en la temperatura máxima promedio en
primavera-verano.
Figure 10. Trend in the average high temperature in spring
and summer.
Incremento
Promedio histórico
Decremento
93°0’0
15°30’N
80
15°0’N
15°0’N
93°30’0
60
14°30’N
94°0’0
40
16°30’N
94°30’0
0 10 20
14°30’N
15°0’N
14°30’N
94°0’0
93°30’0
Perímetro de municipios
Valor
94°30’0
Costa de Chiapas
N
Perímetro de municipios
Municipios Costa de Chiapas
Temperatura máxima Primavera-Verano
Incremento
Promedio histórico
Decremento
94°0’0
16°0’N
16°30’N
94°30’0
15°30’N
N
16°0’N
15°30’N
92°30’0
15°30’N
93°0’0
16°30’N
93°30’0
16°0’N
Costa de Chiapas
15°30’N
94°0’0
16°0’N
16°30’N
94°30’0
16°30’N
Carlos Escalante-Sandoval y Leonardo Amores-Rovelo
68 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Figura 13. Tendencia en la temperatura mínima promedio en
otoño-invierno.
Figure 13. Trend in the average minimum temperature in
autumn-winter.
93°30’0
93°0’0
N
100%
15°30’N
15°30’N
92°30’0
Simbología
Valor
Incremento
Promedio histórico
Decremento
0 10 20
40
60
80
100
Kilómetros
93°0’0
92°30’0
Evapotranspiración cumulada en el año agrícola
Líneal (Evapotranspiración cumulada en el año
agrícola)
80%
15°0’N
Municipios Costa de Chiapas
Evapotranspiración método de Turc
14°30’N
14°30’N
15°0’N
Perímetro de municipios
90%
Evapotranspiración en mm
Costa de Chiapas
69
16°30’N
94°0’0
16°0’N
94°30’0
16°0’N
16°30’N
Análisis de tendencia de las variables hidroclimáticas de la Costa de Chiapas
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
1961 1966 1971 1976 1981 1986 199 1 1996 2001 2006
Años
En una evaluación de la respuesta de la cuenca se ha
analizado también las series de escurrimientos acumulados
en el año agrícola (Figuras 16 y 17) mediante la prueba de
Mann-Kendall.
In an evaluation of the response of the basin has
also analyzed the cumulative runoff series in the
agricultural year (Figures 16 and 17) using the MannKendall test.
93°30’0
93°0’0
N
600
15°30’N
15°30’N
92°30’0
Simbología
Tendencia en el escurrimiento acumulado
Líneal (Tendencia en el escurrimiento acumulado)
500
Escurrimiento acuulado en miles de m3
Costa de Chiapas
16°30’N
94°0’0
93°30’0
16°0’N
94°30’0
94°0’0
16°0’N
16°30’N
Figura 14. Tendencia del porcentaje de la evapotranspiración.
Figure 14. Trend in the percentage of evapotranspiration.
Figura 15. Tendencia del porcentaje de evapotranspiración
de la estación 7336.
Figure 15. Trend in the percentage of evapotranspiration of
7336 season.
94°30’0
400
300
Perímetro de municipios
15°0’N
15°0’N
200
Escurrimiento acumulado año agrícola
Ríos Costa SIAM
0 10 20
94°30’0
94°0’0
93°30’0
40
60
80
100
Kilómetros
93°0’0
92°30’0
14°30’N
14°30’N
Decremento
100
0
1964 1969
1974
1979 1984 1989
Años
1994
1999
2004
Figura 16. Tendencia del escurrimiento acumulado en el año.
Figure 16. Trend of runoff accumulated in the year.
Figura 17. Tendencia en el escurrimiento acumulado en el año.
Figure 17. Trend in runoff accumulated in the year.
En el análisis local se evaluó la evolución grafica de las
temperaturas mínima y máxima (Figura 18 y 19) en el
municipio de Tapachula. El promedio mensual del municipio
se obtuvo mediante la aportación del área de influencia de
cada estación de acuerdo a los polígonos de Thiessen.
In the local analysis evaluated the evolution graph of the
minimum and maximum temperatures (Figure 18 and 19)
in the municipality of Tapachula. The monthly average
municipality is obtained by providing the area of influence
of each station according to Thiessen polygons.
Carlos Escalante-Sandoval y Leonardo Amores-Rovelo
1960
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
70 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
15.6°C 16.6°C 17.1°C 17.4°C 17.7°C 17.9°C 18.2°C 18.4°C 18.6°C 19.0°C 19.3°C 19.5°C 19.7°C 19.9°C 20.2°C 20.8°C
1960
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Figura 18. Tendencia mensual de la temperatura mínima en el municipio de Tapachula.
Figure 18. Trend monthly minimum temperature in the city of Tapachula.
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
27.2°C 28.0°C 28.6°C 28.9°C 29.3°C 29.6°C 29.9°C 30.2°C 30.5°C 30.8°C 31.1°C 31.4°C 31.7°C 31.9°C 32.3°C 33.6°C
Figura 19. Tendencia mensual de la temperatura máxima en el municipio de Tapachula.
Figure 19. Trend monthly maximum temperature in the city of Tapachula.
Resultados
Tendencia en la lluvia
De la serie de acumulados de lluvia en el año agrícola se
determinó que 12 de las 51 estaciones presentan decremento,
la región que presenta una tendencia generalizada es el
Soconusco (Figura 4) ya que 11 de 41 estaciones presentan
decremento. Los municipios y sus respectivas tasas de
decremento anual donde están ubicadas estas estaciones
son Mapastepec (14 mm/año), Acapetahua (25 mm/año),
Huehuetan (16 mm/año), Mazatán (20 mm/año), Tapachula
(2mm/año) y Suchiate (2 mm/año).
También se encontró un incremento en 2 estaciones ubicadas
en la región Soconusco en el municipio de Escuintla (33
mm/año). En la serie de acumulados primavera-verano y en
otoño-invierno son 11 y 6 estaciones que superaron el nivel
de confianza estadística de 95% con una tendencia negativa,
también se encontraron 4 y 6 estaciones respectivamente con
tendencia positiva. Es importante destacar que en promedio
la región Soconusco tiene una tendencia negativa pues
Results
Trend in the rain
From the series of accumulated rainfall in the agricultural
year was determined that 12 of the 51 stations have
decreased, the region with the general trend is the
Soconusco (Figure 4) and that 11 of 41 stations have
decreased. The municipalities and their respective annual
decrease rates where these stations are located Mapastepec
(14 mm/year), Acapetahua (25 mm/year), Huehuetan (16
mm/year), Mazatán (20 mm/year), Tapachula (2mm/year)
and Suchiate (2 mm/year).
We also found an increase in two stations located in the
Soconusco region in the town of Escuintla (33 mm/year).
The cumulative number of spring-summer and autumnwinter are 11 and 6 stations that exceeded the statistical
confidence level of 95% with a negative trend also found 4
and 6 respectively with positive trend stations. Importantly
Soconusco region on average has a negative trend as most
of the municipalities that comprise showed decrease in
the accumulated agricultural year, spring-summer and
Análisis de tendencia de las variables hidroclimáticas de la Costa de Chiapas
71
gran parte de los municipios que la integran presentaron
decremento en el acumulado en año agrícola, primaveraverano y otoño-invierno. En la Figura 5 se observa el
decremento del acumulado en el año agrícola registrado en
la estación 7199. Sin embargo, el factor que ha incrementado
el potencial destructivo de este tipo de decremento en las
lluvias es la degradación sistemática de las cuencas.
autumn-winter. Figure 5 shows the cumulative decrease of
the agricultural year 7 199 recorded at the station. However,
the factor that has increased the destructive potential of this
type of decrease in rainfall is the systematic degradation of
watersheds.
Tendencia en la temperatura mínima
Average were observed in the same areas with increase and
decrease in the series of average agricultural year, springsummer and autumn-winter (Figures 9, 12 and 13). Mainly
in the northern region of Soconusco negative trend appeared
in 24% of the stations in the region. Municipalities with such
stations are Motozintla decrease (0.1 °C/year), Tuzantán
(0.03 °C/year), Huehuetan (0.01 °C/year), Cacahoatan (0.03
°C/year) and Unión Juárez (0.09 °C/year). This decrease
could indicate an increase in the frequency and intensity
of cold waves in the mountains; this is one of the problems
facing agriculture in low temperature areas potentially
affecting performance.
Se observaron en promedio las mismas zonas con incremento
y decremento en las series de promedio en año agrícola,
primavera-verano y otoño-invierno (Figuras 9, 12 y 13).
Principalmente en la región norte del Soconusco se presentó
tendencia negativa en 24% de las estaciones de esa región.
Los municipios con dichas estaciones con decremento
son Motozintla (0.1 °C/año), Tuzantán (0.03 °C/año),
Huehuetan (0.01 °C/año), Cacahoatan (0.03 °C/año) y Unión
Juárez (0.09°C/año). Esta disminución podría indicarnos
el aumento en la frecuencia e intensidad de olas de frio en
la zona sierra, este es uno de los problemas que enfrenta
la agricultura en zonas con temperaturas bajas afectando
potencialmente su rendimiento.
Las zonas que presentaron tendencia positiva son
principalmente los municipios al sur de la región sur del
Soconusco y la región Istmo. La tasa de incremento para los
municipios en la región Soconusco son; Mapastepec (0.01
°C/año), Mazatán (0.02 °C/año), Tapachula (0.01 °C/año),
Tuxtla Chico (0.01 °C/año) y Frontera Hidalgo (0.02 °C/año).
De la región Istmo se tiene Tonalá (0.01 °C/año) y Pijijiapan
(0.001 °C/año). Estos aumentos en las temperaturas de las
noches, pueden incidir también negativamente, acelerando
el metabolismo de las plantas, incrementando la tasa de
respiración y finalmente ocasionando pérdidas en la calidad y
productividad de diferentes cultivos (Alpi y Tognoni, 1991).
Tendencia en la temperatura máxima
Se observó una tendencia en general de incremento a lo
largo de toda la Costa de Chiapas (Figuras 8, 10 y 11), en la
región Soconusco y en la serie de temperatura promedio en
año agrícola son 17 estaciones; esto es 41% de las estaciones
en esta región; sin embargo, se obtuvo un mayor número de
estaciones con tendencia positiva para la serie de promedios
en primavera-verano con 21 estaciones, representando 51%
de las estaciones en la región. Las estaciones que presentaron
éste incremento en la región Soconusco son Villa Comaltitlán
(0.01 °C/año), Huehuetan (0.02 °C/año), Mazatán (0.01 °C/
Minimum temperature trend
The areas are mainly showed positive trend municipalities
south of the southern region of Soconusco and Istmo
region. The rate of increase for municipalities in the region
Soconusco are; Mapastepec (0.01 °C/year), Mazatán (0.02
°C/year), Tapachula (0.01 °C/year), Tuxtla Chico (0.01 °C/
year) and Frontera Hidalgo (0.02 °C/year). Isthmus region
has Tonala (0.01 °C/year) and Pijijiapán (0.001 °C/year).
These increases in night temperatures may also impact
negatively accelerating plant metabolism, increasing
the rate of respiration and eventually causing losses in
the quality and productivity of different crops (Alpi and
Tognoni, 1991).
Maximum temperature trend
There was a general tendency to increase throughout the
Chiapas Coast (Figures 8, 10 and 11) in the Soconusco
region and the average temperature range of agricultural
year are 17 stations, i.e. 41% of the stations in this region;
however, there was a higher number of stations with positive
trend for the series of spring-summer averages with 21
stations, representing 51% of the stations in the region.
The stations that showed this increase in Soconusco region
are Villa Comaltitlán (0.01 °C/year), Huehuetan (0.02 °C/
year), Mazatán (0.01 °C/year), Tapachula (0.03 °C/year)
and Suchiate (0.02 °C/year). Isthmus region has Pijijiapan
(0.01 °C/year) and Tonala (0.01 °C/year). The municipality
with a higher rate of increase is Tapachula belonging to the
Carlos Escalante-Sandoval y Leonardo Amores-Rovelo
72 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
año), Tapachula (0.03 °C/año) y Suchiate (0.02 °C/año). De la
región Istmo se tiene Pijijiapan (0.01 °C/año) y Tonalá (0.01
°C/año). El municipio con una mayor tasa de incremento es
Tapachula perteneciente a la región Soconusco. Es preciso
poner atención a las zonas susceptibles de incremento pues
en forma generalizada podría tener múltiples impactos sobre
los sistemas productivos y ambientales de la región más aun
en la agricultura ya que temperaturas ambientales superiores a
las óptimas pueden disminuir la tasa fotosintética, incrementar
las tasa respiratoria, acelerar el desarrollo y crecimiento de los
cultivos y acortar la duración del ciclo fenológico (Lawlor,
2005). También puede tener impacto en el incremento en
del consumo de agua por plantas y animales, la alteración de
ciclos biológicos de diferentes organismos y cambios en la
distribución ecológica.
Tendencia en la evapotranspiración
La evapotranspiración presentó tendencias positivas en la
región Soconusco en general (Figura 14). Los resultados
de la prueba de Mann-Kendall a las series de porcentajes
de evapotranspiración indican que en la región Soconusco
presentó incremento en 10 de 41 estaciones esto es 24%,
por otra parte en la región Istmo presentó tendencia sólo 1
de las 10 estaciones por lo que se asume que en general no
existe tendencia en el Istmo. La tasa anual de porcentaje de
evapotranspiración de las estaciones del sur del Soconusco
son: 7078 (0.16%), 7199 (0.15%), 7200 (0.11%), 7326
(0.30%), 7336 (0.70%), 7342 (0.90%), 7334 (0.40%). En el
norte del Soconusco fueron 7333 (0.50%) y 7339 (0.30%).
En la comparación de los periodos de 1960 -1985 y 19862010 se obtuvieron cambios importantes en el incremento
del porcentaje de evapotranspiración: 7078(70% a 76%),
7199(30% a 36%), 7199 (47% a 50%), 7326 (50% a 56%),
7336 (50% a 69%), 7342 (33% a 60%), 7334 (49% a 61%),
7333 (40% a 55%) y 7339 (25% a 35%). En general el
soconusco ha presentado incremento de la evapotranspiración
lo cual causará déficit en la humedad del suelo y más aún
sumado a la disminución de la precipitación, hará que sea
necesario el suministro de una mayor cantidad de agua a
los cultivos agrícolas por lo que se requerirá una buena
administración del recurso por parte de la CONAGUA.
Tendencia en los escurrimientos
Los resultados de la prueba de Mann-Kendall en las
series de escurrimientos acumulados en el año agrícola
indican una fuerte correlación con las zonas susceptibles
a tendencias identificadas en las variables climáticas. Ya
Soconusco region. We must pay attention to the areas likely
to increase across the board because it could have multiple
impacts on productivity and environmental systems in the
region even more in agriculture as ambient temperatures
above the optimum can reduce the photosynthetic rate,
respiratory rate increase accelerate the development and
growth of crops and shorten the duration of phenological
cycle (Lawlor, 2005). There can also have an impact on
the increase in water consumption by plants and animals,
disruption of biological cycles of different organisms and
ecological changes in the distribution.
Trend evapotranspiration
Evapotranspiration presented positive trends in the
Soconusco region in general (Figure 14). The results of
the Mann-Kendall series evapotranspiration rates indicate
that in the Soconusco region showed increased in 10 of 41
seasons are 24%, on the other hand in the Isthmus region
presented tendency only 1 of the 10 stations by what is
generally assumed that there is no trend in the Isthmus.
The annual percentage rate of evapotranspiration from
Soconusco southern stations are: 7 078 (0.16%), 7 199
(0.15%), 7 200 (0.11%), 7 326 (0.30%), 7 336 (0.70%),
7 342 (0.90%), 7 334 (0.40%). In the north of Soconusco
were 7 333 (0.50%) and 7 339 (0.30%). In comparing the
periods 1986-2010 1960-1985 and significant changes were
obtained in the percentage increase evapotranspiration:
7 078 (70% to 76%), 7 199 (30% to 36%), 7 199 (47% at
50%), 7 326 (50% to 56%), 7 336 (50% to 69%), 7 342 (33 %
-60%), 7 334 (49% to 61%), 7 333 (40% to 55%) and 7 339
(25% to 35%). Soconusco generally has presented increased
evapotranspiration which cause deficit in soil moisture and
further coupled with decreasing precipitation will make
it necessary the provision of a greater amount of water to
agricultural crops is therefore require good management of
the resource by the CONAGUA.
Trend runoff
The results of the Mann-Kendall accumulated runoff series
in the crop year indicate a strong correlation with prone areas
identified trends in climate variable. Since it was found that
of the 12 gauging stations (Figure 16) 6 showed negative
trend, 50% of the stations of the coastal region of Chiapas.
The rate of decrease in the trend stations is as follows; station
23 011 (740 m3/year), 23 014 (1 341 m3/year), 23 009 (961
m3/year), 23 008 (996 m3/year), 23 020 (1 922 m3/year) and
23 022 (962 m3/year). This negative bias is directly related
Análisis de tendencia de las variables hidroclimáticas de la Costa de Chiapas
que se observó que de las 12 estaciones hidrométricas
(Figura 16) 6 presentaron tendencia negativa; 50% de
las estaciones de la región Costa de Chiapas. La tasa de
decremento en las estaciones con tendencia es la siguiente;
estación 23011 (740 m3/año), 23014 (1 341 m3/año), 23009
(961 m3/año), 23008 (996 m3/año), 23020 (1 922 m3/año)
y 23022 (962 m3/año). Ésta tendencia negativa en está
relacionada directamente con la disminución de la lluvia y el
aumento de la evapotranspiración. El impacto negativo de la
disminución en el volumen escurrido incidirá directamente
en la agricultura y en la ganadería, actividades económicas
de las cuales dependen los habitantes de región.
Análisis local
En una escala local se tiene mayor variabilidad climática,
como ejemplo el municipio de Tapachula, ya que en la Figura
18 se puede observar la evolución de la temperatura mínima
con rangos que oscilan desde los 15.6 °C hasta los 20.8 °C,
y aún más notable en la temperatura máxima. En la Figura
19 se observa la tendencia estacional con rangos que oscilan
entre los 27.2 °C hasta los 33.6 °C.
El incremento de la temperatura mínima y máxima puede
incidir directamente en la agricultura (Sánchez et al,
2012), éstas consecuencias se están haciendo notar pues
el rendimiento de los cultivos se ve afectado, pues en el
municipio de Tapachula se observa una tendencia negativa
en el rendimiento por año de los cultivos por temporal de
café cereza, caña de azúcar, mango y de plátano (Figuras 20
a 23), con ello se deberá optar por semillas mejoradas ante
eficiencias hídricas (Castañeda y Muños, 1987; Arredondo
y Aragón, 1997; Pérez et al., 1999; Reyes et al., 2000).
73
to the decreased rainfall and increasing evapotranspiration.
The negative impact of the reduction in runoff volume will
directly affect agriculture and livestock, economic activities
rely upon people of region.
Local analysis
On a local scale has increased climate variability, for example
the municipality of Tapachula, as in Figure 18 shows the
evolution of the minimum temperature ranges ranging
from 15.6 °C to 20.8 °C, and even more remarkable high
temperature. Figure 19 shows the seasonal trend with ranks
ranging from 27.2 °C to 33.6 °C.
The increase in minimum and maximum temperature can
directly affect agriculture (Sánchez et al, 2012), these
consequences are being felt as the crop yield is affected , as
in the municipality of Tapachula there is a negative trend in
the yield per year for temporary crop cherry coffee, sugar
cane, mango and banana (Figures 20-23), thereby improved
seeds should choose to water efficiencies (Castañeda and
Muñoz, 1987; Arredondo and Aragón, 1997; Pérez et al.
1999; Reyes et al., 2000).
Conclusions
The results of the application of the test of Mann-Kendall
trend to the variables of rainfall, maximum temperature,
minimum temperature, evapotranspiration and runoff in
the region called Chiapas Coast indicate the existence of
zones with time trend in the series of cumulative averages
3.5
Rendimiento (Ton/Ha)
Rendimiento (Ton/Ha)
4
3
2.5
2
1.5
1
2001
2003
2005
Años
2007
2009
Figura 20. Rendimiento por año del cultivo café cereza para
el municipio de Tapachula.
Figure 20. Crop year performance coffee cherries to the
municipality of Tapachula.
96
91
86
81
76
71
66
61
56
51
2001
2003
2005
Años
2007
2009
Figura 21. Rendimiento por año del cultivo caña de azúcar
para el municipio de Tapachula.
Figure 21. Year performance of sugarcane crop for the
municipality of Tapachula.
Carlos Escalante-Sandoval y Leonardo Amores-Rovelo
11
60
10
50
Rendimiento (Ton/Ha)
Rendimiento (Ton/Ha)
74 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
9
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2003
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Años
2007
2009
40
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20
10
0
2001
2003
2005
Años
2007
2009
Figura 22. Rendimiento por año del cultivo mango para el
municipio de Tapachula.
Figure 22. Crop year performance handle to the municipality
of Tapachula.
Figura 23. Rendimiento por año del cultivo plátano para el
municipio de Tapachula.
Figure 23. Year performance of banana cultivation for the
municipality of Tapachula.
Conclusiones
agricultural year periods, spring-summer and autumn-winter.
From the series of rainfall has a negative trend in the Soconusco
region specifically in the southern part. Minimum temperature
showed a negative trend in the northern region of Soconusco
and positive trend in the south of the region Soconusco and
Istmo. In the case of the maximum temperature observed a
general trend of increase along the Costa de Chiapas. The trend
was evapotranspiration specifically Soconusco increased. The
trend in the number of runoff indicates a strong correlation
with trends in areas susceptible to climatic variables.
Los resultados de la aplicación de la prueba de tendencia
de Mann-Kendall a las variables de precipitación de
lluvia, temperatura máxima, temperatura mínima,
evapotranspiración y escurrimiento en la región denominada
Costa de Chiapas indican la existencia de zonas con
tendencia temporal en las series de acumulados y promedios
en los periodos de año agrícola, primavera-verano y otoñoInvierno. De las series de precipitación de lluvia se tiene una
tendencia negativa en la región Soconusco específicamente
en la parte sur. De la temperatura mínima se observó una
tendencia negativa en la región norte del Soconusco y
tendencia positiva en el sur de la región Soconusco e
Istmo. En el caso de la temperatura máxima se observó una
tendencia generalizada de incremento a lo largo de toda la
Costa de Chiapas. La tendencia en la evapotranspiración
fue específicamente de incremento en la región Soconusco.
La tendencia en la serie de escurrimientos indica una fuerte
correlación con las zonas susceptibles a tendencias de las
variables climatológicas.
La importancia de detectar zonas con tendencias son
útiles para el diseño de medidas de adaptación y
mitigación ante cambios en el patrón climatológico los
cuales se observan ya en la Costa de Chiapas, mismos que
pueden afectar seriamente en el corto plazo las actividades
económicas y sociales de sus habitantes, por lo que es
necesario que las autoridades competentes tomen las
medidas pertinentes para lograr el desarrollo sustentable
de las cuencas.
The importance of detect-leaning areas are useful for the
design of adaptation and mitigation measures to changes in
the weather pattern which is observed as in the Chiapas Coast,
which can seriously affect them in the short -term economic
and social activities its inhabitants, so it is necessary that
competent authorities take appropriate measures to achieve
sustainable development of watersheds.
End of the English version
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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 77-86
Atracción de adultos y preferencia de oviposición de mosquita blanca
(Bemisia tabaci) en genotipos de Capsicum annuum*
Adult attraction and oviposition preference of whitefly
(Bemisia tabaci) in genotypes of Capsicum annuum
Wilberth Chan Cupul1, Esau Ruiz Sánchez2§¶, Juan Rogelio Chan Díaz2, Luis Latournerie Moreno2, Agatha Teresa Rosado
Calderón2 y Daniel González Mendoza3
Instituto de Ecología A. C. Carretera antigua a Coatepec 351, El Haya, Xalapa, Veracruz, México. C. P. 91070. Tel. 01 228 8421800. Ext. 4404, ([email protected]
inecol.edu.mx). 2División de Estudios de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Conkal, Yucatán. Antigua carretera Mérida-Motul, km 16.3, Conkal, Yucatán,
México. C. P. 97345. Tel. (999) 9124135. ([email protected]; [email protected]; [email protected]). 3Instituto de Ciencias Agrícolas de
la Universidad Autónoma de Baja California (ICA-UABC). Carretera a Delta s/n C. P. 21705. Ejido Nuevo León, Baja California, México. Tel. (686) 523 0088/79. Ext.
130. ([email protected]). §Autor para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
La mosquita blanca (Bemisia tabaci) es una plaga que limita
el desarrollo de un gran número de cultivos hortícolas por
la succión de savia y transmisión de begomovirus. Con el
objetivo de encontrar algunas fuentes de resistencia se evaluó
la atracción de adultos y preferencia de oviposición de B.
tabaci en genotipos regionales de C. annuum colectados en el
sureste de México. Se observó significativamente (p= 0.006)
menor atracción de adultos en el genotipo Maax ik (0.6 y 0
adultos cm2 a las 24 y 48 h de exposición) comparado con el
genotipo comercial Jalapeño (8.2 y 4.2 adultos cm2 a las 24 y
48 h de exposición). De igual manera se registró que B. tabaci
presentó significativamente (p= 0.048) menor preferencia
de oviposición en el follaje del genotipo Maax ik (0.5 y 0.7
huevos cm2 a las 24 y 48 h de exposición) comparado con la
preferencia al genotipo Jalapeño (12 y 16.5 huevos cm2 a las
24 y 48 h de exposición). El genotipo de chile regional Maax
ik puede ser usado como fuente de resistencia a B. tabaci en
programas de mejoramiento genético de C. annuum.
The whitefly (Bemisia tabaci) is a plague that limits
the development of a large number of horticultural
crops by sucking sap and begomovirus transmission.
With the aim of finding some sources of resistance
was evaluated attracting adults and oviposition
preferably B. tabaci regional genotypes C. annuum
collected in southeastern Mexico. Also showed a
significant (p= 0.006) lower adult attraction Maax
genotype ik (0.6 and 0 adults cm2 at 24 and 48 h exposure)
compared to the commercial genotype Jalapeño (8.2 and
4.2 cm2 to 24 adults and 48 h exposure). Similarly, it is
recorded that B. tabaci had significantly (p = 0.048) lower
in oviposition preference Maax genotype foliage ik ( 0.5
to 0.7 cm2 eggs at 24 and 48 h exposure ) compared to
genotype Jalapeno preference (12 cm2 and 16.5 eggs
at 24 and 48 h of exposure). The regional chili Maax ik
genotype can be used as a source of resistance to B. tabaci
in breeding programs of C. annuum.
Palabras claves: Capsicum annuum, Bemisia tabaci, chile,
resistencia vegetal.
Key words: Capsicum annuum, Bemisia tabaci, chili pepper
plant resistance.
* Recibido: febrero de 2013
Aceptado: octubre de 2013
Wilberth Chan Cupul et al.
78 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Introducción
Introduction
El chile (Capsicum annuum) es una especie ampliamente
cultivada y consumida en el mundo. C. annuum es
demandado por su valor nutricional, contenido de vitaminas
y principalmente su agradable sabor en la preparación de
alimentos en muchos países del mundo (Casseres, 1981).
Uno de los problemas técnicos en la producción de C.
annum es la mosquita blanca Bemisia tabaci, (Hemiptera:
Aleyrodidae), que limita el desarrollo de este cultivo
y de una amplia gama de cultivos hortícolas y básicos
(Brown, 1993). Los daños que causa pueden ser directos
mediante la succión de savia, e indirectos al transmitir
begomovirus y manchar frutos y hojas por la excreción de
sustancias azucaradas sobre las cuales se desarrollan hongos
formadores de fumaginas que impiden el intercambio de
gases y fotosíntesis, y afectan la cantidad y calidad de la
producción (Ortega, 2002). En América Latina y el Caribe,
B. tabaci ha causado serios problemas en C. annuum tanto
directamente, como por la transmisión de enfermedades
virales (Brown, 1990).
The pepper (Capsicum annuum) is a widely cultivated
and consumed worldwide. C. annuum is sued for its
nutritional value, mainly vitamins and pleasant taste in
the preparation of food in many countries (Casseres,
1981). One of the technical problems in the production
of C. annum is the whitefly Bemisia tabaci (Hemiptera:
Aleyrodidae), which limits the development of this crop
and a wide range of horticultural and basic (Brown, 1993).
The damage it causes may be direct by sucking sap, and
indirectly by transmitting begomoviruses and stain fruits
and leaves by the excretion of sugary substances on which
they develop fumaginas forming fungi preventing gas
exchange and photosynthesis, and affect quantity and
quality of production (Ortega , 2002). In Latin America
and the Caribbean, B. tabaci has caused serious problems
in C. annuum both directly by the transmission of viral
diseases (Brown, 1990).
Particularmente en México, este insecto afecta la producción
de chile en todas las regiones donde se cultiva, mediante
la trasmisión de begomovirus, entre los cuales destacan el
virus huasteco del chile (PHV), el virus texano del chile
variante Tamaulipas (TPV-T) (Garzón et al., 2002) y el
virus del mosaico dorado del chile variante Tamaulipas
(PepGMV-Tam) (Stenger et al., 1990). En algunas zonas
productoras del país, como el estado de Jalisco, Guanajuato
y San Luis Potosí, en donde se cultiva 20% de la superficie
del chile a nivel nacional, B. tabaci ha llegado a dañar por
transmisión de virus 30 a 40% del área sembrada (Garzón
et al., 2002).
Para controlar a B. tabaci se recurre de forma constante a la
aplicación de insecticidas a pesar de los costos ecológicos
y sobre la salud humana que su empleo conlleva (García,
1999). Por ello, es necesario emplear estrategias de control
menos agresivas para el medio ambiente que permitan
proteger a los cultivos a través del uso eficiente de recursos
y de manera. El uso de genotipos resistentes ha mostrado
resultados prometedores en la lucha contra B. tabaci en
varios cultivos.
Por ejemplo, algunos estudios sobre la resistencia de
diferentes genotipos de tomate a B. tabaci, como los
realizados por Fancelli et al. (2003), en el cual se evaluaron
Particularly in Mexico, this insect affects the production
of chili in all growing regions, through the transmission of
begomoviruses, among which are the chili huasteco virus
(PHV), the virus variant Tamaulipas Texas Chili (POS -T)
(Garzón et al., 2002) and the golden mosaic virus variant chili
Tamaulipas (PepGMV-Tam) (Stenger et al., 1990). In some
areas of the country, as the State of Jalisco, Guanajuato and
San Luis Potosí, where it grows 20% of the national chili,
B. tabaci has reached virus transmission damage by 30-40
% of sown area (Garzón et al., 2002).
To control B. tabaci is used consistently to insecticide
application despite the ecological costs on human health
and their use entails (García, 1999). Therefore, it is
necessary to use less aggressive control strategies for the
environment that can protect crops through the efficient
use of resources and so. The use of resistant genotypes has
shown promising results in fighting B. tabaci in several
crops.
For example, some studies on resistance of different
genotypes of B. tabaci in tomato, such as those by Fancelli
et al. (2003), which evaluated the attraction of adults and
oviposition preference where differences were observed
on the resistance of genotypes. Also, Toscano et al. (2002)
studied the oviposition preference not at different tomato
genotypes, and found lower oviposition of B. tabaci those
wild genotypes. Meanwhile, Fancelli and Vendramin (2002)
Atracción de adultos y preferencia de oviposición de mosquita blanca (Bemisia tabaci) en genotipos de Capsicum annuum
la atracción de adultos y preferencia de oviposición, donde se
observaron diferencias sobre la resistencia de los genotipos
evaluados. Asimismo, Toscano et al. (2002) estudiaron
la no preferencia de oviposición en diferentes genotipos
de tomate, y encontraron menor oviposición de B. tabaci
en aquellos genotipos silvestres. Por su parte, Fancelli
y Vendramin (2002) encontraron que algunos genotipos
pueden ocasionar que no exista oviposición o retrasar el
tiempo de desarrollo de las ninfas. En el cultivo de chile
son escasos los estudios que se han llevado a cabo en
este sentido. Al respecto, Muñiz (2000) evaluó modelos
fenológicos de B. tabaci en tres variedades de chile, y
encontró que en el chile Morrón el tiempo de desarrollo
generacional de B. tabaci fue mayor que en las variedades
Piquillo y Yolo-Wonder.
La exploración de genotipos regionales de chiles silvestres
y semidomesticados puede ofrecer una excelente
oportunidad para encontrar fuentes de resistencia a B.
tabaci. En un estudio sobre diversidad genética y estructura
de C. annuum semisilvestre y domesticado en México se
observó que el sur de México contiene un gran número
de genotipos de chiles, muchos de los cuales son únicos,
representando una región importante de domesticación y
centro de diversidad del chile (Aguilar et al., 2009).
Específicamente en algunos estados, como Tabasco,
Castañon et al. (2008) evaluaron y caracterizaron chiles
(Capsicum spp.) silvestres y domesticados registrando
once morfotipos de C. annuum la mayoría silvestres.
Latournerie et al. (2002) estudiaron la variabilidad
fenotípica y morfológica de Capsicum spp. en la comunidad
de Yáxcaba, Yucatán, donde fueron evaluadas las
características de la planta, flor y fruto de 75 poblaciones
en 43 puntos de los agroecosistemas locales de maíz
(milpa) y huertos familiares. Con base de la taxonomía
de los agricultores, siete morfotipos de las variedades
locales fueron clasificados; seis de éstos pertenecen
taxonómicamente a C. annuum L.
Tomando en consideración que México es uno de los
centros de diversidad genética de C. annuum, en el presente
trabajo se colectaron genotipos regionales de C. annuum en
el sureste de México y se estudió la atracción de adultos y
preferencia para la oviposición de B. tabaci para detectar
posibles fuentes de resistencia a esta plaga.
79
found that some genotypes may cause absence or delay
oviposition development time of nymphs. In the cultivation
of chili are few studies that have been conducted in this
regard. In this regard, Muñiz (2000) evaluated phenology
models B. tabaci in three varieties of chili, and found that
in the Red Chili Pepper generational development time
of B. tabaci was higher than in the varieties Piquillo and
Yolo-Wonder.
Exploring regional genotypes and semi- ild chilies can offer
an excellent opportunity to find sources of resistance to B.
tabaci. In a study of genetic diversity and structure of C.
annuum semi-wild and domesticated in Mexico found that
southern Mexico contains a large number of genotypes of
peppers, many of which are unique, representing a region
important center of domestication and diversity of chili
(Aguilar et al., 2009).
Specifically, in some States, such as Tabasco, Castanon et
al. (2008) evaluated and characterized peppers (Capsicum
spp.) recorded eleven wild and domesticated morphotypes
of C. annuum in the wild. Latournerie et al. (2002) studied
the morphological and phenotypic variability of Capsicum
spp. In Yaxcabá community, Yucatán, where they evaluated
the characteristics of the plant, flower and fruit of 75
populations in 43 points of local maize agro-ecosystems
(milpa) and gardens. Based on the taxonomy of farmers,
seven morphotypes were classified local varieties; six of
these belong taxonomically to C. annuum L.
Considering that Mexico is one of the centers of genetic
diversity of C. annuum, in the present study were collected
regional genotypes of C. annuum in southeastern Mexico
and studied adult attraction and preference for oviposition
by B. tabaci to identify potential sources of resistance to
this pest.
Materials and methods
Study site
The experiments were conducted in the greenhouse
horticultural production unit Conkal Institute of
Technology, Yucatán, Mexico , located at 21° 04' 42.40"
Wilberth Chan Cupul et al.
80 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Materiales y métodos
Sitio de estudio
Los experimentos se realizaron en los invernaderos de la
unidad de producción hortícola del Instituto Tecnológico de
Conkal, Yucatán, México, ubicada a 21° 04´ 42.40” latitud
norte y 89° 30´ 01.82” longitud oeste, a 8 msnm, con un
clima Aw0 de acuerdo a la clasificación climática de Köppen,
modificado por García (1988). La mayor proporción de lluvias
se presenta durante los meses de junio a octubre, con 900 mm
de precipitación y una temperatura media anual de 29 ºC.
Selección y obtención de genotipos de chile
Para los ensayos de atracción de adultos y preferencia de
oviposición se seleccionaron y evaluaron 14 genotipos
regionales del sureste de México, colectados en los estados
de Yucatán, Tabasco y Chiapas. Se usó como testigo
susceptible el genotipo comercial “Jalapeño” (Cuadro 1).
north latitude and 89° 30' 01.82" W, to 8 m, with a climate
Aw 0 according to the Köppen climate classification,
modified by García (1988). The largest proportion
of rainfall occurs during the months of June to
October, with 900 mm of rainfall and an average temperature
of 29 °C.
Selecting and obtaining chili genotypes
For adult trials Attraction and oviposition preference were
selected and evaluated 14 genotypes Southeast Regional
Mexico, collected in the States of Yucatán, Tabasco and
Chiapas. We used as susceptible control commercial
genotype "Jalapeno" (Table 1).
The seeds were obtained from ripe and dry collected in
the field or purchased in local markets in rural areas. To
homogenize the germination, the seeds were immersed
for 24 hours in flasks containing 250 mL of water with
250 mg L-1 gibberellic acid (PHC®, Mexico). The flasks
were maintained with constant aeration by an air pump to
Cuadro 1.Genotipos de chile seleccionados y evaluados y sitio de colecta.
Table 1. Genotipos selected and evaluated and collection site.
Genotipo
X´cat ik
Chawa
Yax ik
Maax ik
Payaso
Pico paloma
Simojovel
Blanco
Pozol
Huero
Amaxito
Bolita
Parado
Jalapeño
Lugar de colecta
Mercado rural
Cultivo de traspatio
Cultivo de traspatio
Hábitat silvestre
Cultivo de traspatio
Cultivo de traspatio
Mercado rural
Cultivo de traspatio
Mercado rural
Cultivo de traspatio
Mercado rural
Cultivo de traspatio
Mercado rural
Comercial
Sitio de colecta
Conkal, Yucatán
Conkal, Yucatán
Tizimín, Yucatán
Tizimín, Yucatán
Tizimín, Yucatán
Tizimín, Yucatán
Simojovel, Chiapas
Villaflores, Chiapas
Tuxtla Gtz, Chiapas
Villahermosa, Tabasco
Villahermosa, Tabasco
Suchiapa, Chiapas
Suchiapa, Chiapas
-
Las semillas se obtuvieron de frutos maduros y secos
colectados en campo o adquiridos en mercados locales
rurales. Para homogenizar la germinación, las semillas
se sumergieron durante 24 h en matraces de 250 mL que
contenían agua con 250 mg L-1 de ácido giberélico (PHC®,
México). Los matraces se mantuvieron con oxigenación
constante mediante una bomba de aire para pecera.
Posteriormente, se sembraron en charolas de poliestireno,
Ubicación geográfica
21° 04´ 30.96” N, 89° 31´ 09.42” O
21° 04´ 55.83” N, 89° 29´ 52.52” O
21° 23´ 56.36” N, 87° 52´ 41.92” O
21° 24´ 13.67” N, 87° 52´ 38.56” O
21° 23´ 56.36” N, 87° 52´ 41.92” O
21° 23´ 56.36” N, 87° 52´ 41.92” O
17° 08´ 26.98” N, 92, 42´ 39.09” O
15° 45´ 57.51” N, 92° 16´ 03.59” O
16° 45´ 27.43” N, 93° 06´ 27.70” O
17° 59´ 00.81” N, 92° 49´ 55.74” O
17° 59´ 06.66” N, 92° 56´ 03.78” O
16° 37´ 48.15” N, 90” 05´ 17.81” O
16° 37´ 23.62” N, 90° 06´ 02.64” O
-
tank. Thereafter planted in trays of polystyrene, using as
substrate Cosmopeat®. The seedlings were kept irrigated
maintaining constant humidity of 80% in the substrate, in
addition, twice weekly Triple fertilized with 17® at a rate
of 2 g L-1, through the irrigation water. Seedlings 25 days
old they were transplanted into polystyrene cups, using
as substrate Cosmopeat® until they reached 45 days for
bioassays.
Atracción de adultos y preferencia de oviposición de mosquita blanca (Bemisia tabaci) en genotipos de Capsicum annuum
utilizando como sustrato Cosmopeat®. El semillero se
mantuvo con riego constante conservando 80% de humedad
en el sustrato; adicionalmente, dos veces por semana se
fertilizó con Triple 17®, a razón de 2 g L-1, mediante el agua
de riego. Las plántulas de 25 días de edad se trasplantaron
en vasos de unicel, utilizando como substrato Cosmopeat®
hasta que alcanzaron los 45 días para realizar los bioensayos.
Establecimiento de la colonia de Bemisia tabaci
Para establecer la colonia de B. tabaci se obtuvieron adultos
de cultivos de C. chinense Jacq. establecidos previamente
en invernaderos del Instituto Tecnológico de Conkal. La
identificación de los insectos se corroboró con base en las
características morfológicas de las ninfas y adultos, propuestas
por Ortega (2002). Los adultos fueron confinados en jaulas
entomológicas (1.2 x 1.2 x 1.0 m) construidas con aluminio
y malla antiáfidos de 16/16 hilos cm2, las cuales contenían
plántulas de C. chinense de 30 d de edad, establecidas en macetas
de plástico rellenas de Cosmopeat® como substrato. Los adultos
de B. tabaci fueron retirados 48 h después de su introducción
a las jaulas entomológicas, permitiendo que los huevos
ovipositados dieran origen a la colonia de B. tabaci utilizada
en el estudio. Cada 30 d se introdujeron plántulas nuevas con
el fin de proveer plantas sanas como hospedantes de B. tabaci.
Atracción de adultos y oviposición por bioensayos de
libre elección
En una jaula entomológica con dimensiones de 1.2 x 1.2 x 1
m se depositó una planta de cada genotipo de C. annuum de
45 d de edad y se liberaron 420 adultos de B. tabaci sin sexar,
con una proporción de 30 insectos por planta. La atracción
de adultos se evaluó entre 6:00 y 7:00 am, contabilizando
los insectos posados en las dos primeras hojas totalmente
extendidas de cada planta a las 24 y 48 h después de la
liberación. También se evaluó la oviposición, contabilizando
con un microscopio estereoscópico (Leica Inc, USA) el
número de huevos en cada una de las dos hojas seleccionadas
en un periodo de 24 y 48 h. El área foliar de las hojas fue medida
con un integrador de área foliar LI-3000C (LICOR®, USA).
Para este experimento se emplearon ocho repeticiones para
cada genotipo de C. annuum. Los resultados se expresaron
como número de adultos cm2 y número de huevos cm2.
El índice de atracción de adultos (IA) se obtuvo como lo
indican Baldini y Lara (2001):
IA=2G/(G+P),
81
Establishment of the colony of Bemisia tabaci
To establish the colony of B. tabaci adults were obtained
from cultures of C. chinense Jacq. previously established
in greenhouses Conkal Institute of Technology. The
identification of the insects was confirmed based on the
morphological characteristics of the nymphs and adults,
proposed by Ortega (2002). Adults were confined in
entomological cages (1.2 x 1.2 x 1.0 m) constructed of
aluminum and mesh anti-aphids of 16/16 threads cm2, which
contained seedlings of C. chinense 30 d old, established in
plastic pots filled Cosmopeat® as substrate. Adults B. tabaci
were removed 48 h after introduction to entomological cages,
allowing the eggs laid give rise to the colony of B. tabaci
used in the study. 30 d each new seedlings were introduced
in order to provide healthy plants as hosts for B. tabaci.
Attraction of adults and oviposition choice bioassays
In an entomological cage with dimensions of 1.2 x 1.2 x 1
m was deposited on each plant genotype C. annuum 45 d
of age and 420 were released adults of B. tabaci unsexed,
with a ratio of 30 insects per plant. The attraction of adults
was assessed between 6:00 am and 7:00 am counting insects
perched on the first two fully expanded leaves of each plant
at 24 and 48 h after release. Oviposition was also evaluated,
counting with a stereoscopic microscope (Leica Inc., USA)
the number of eggs in each of the two leaves selected in
a period of 24 and 48 h. The leaf area of the leaves was
measured with an integrator LI- 3000C leaf area (LICOR®,
USA). For this experiment eight replicates were used for
each genotype of C. annuum. Results were expressed as
number of adults cm2 and number of eggs cm2.
The adult attraction index (AI) was obtained as indicated by
Baldini and Lara (2001):
IA = 2G/(G+ P),
Where: G= number of insects attracted to the regional
genotype, and P= number of insects attracted to the
commercial genotype susceptible (Jalapeño).
The IA was obtained with the overall mean for each genotype
insect. IA values vary between 0 and 2, IA = 1 indicates
similar attraction between genotype and regional trade, IA >
1 indicates greater attraction in relation to regional genotype
commercial genotype, and IA <1 indicates less attraction of
genotype regional relation to commercial genotype.
Wilberth Chan Cupul et al.
82 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Donde: G= número de insectos atraídos en el genotipo
regional; y P= número de insectos atraídos en el genotipo
comercial susceptible (Jalapeño).
El IA se obtuvo con las medias generales de insectos en
cada genotipo. Los valores de IA varían entre 0 y 2, IA=
1 indica atracción semejante entre el genotipo regional y
el comercial, IA>1 indica mayor atracción en el genotipo
regional con relación al genotipo comercial, y un IA<1
indica menor atracción del genotipo regional con relación
al genotipo comercial.
El índice de preferencia de oviposición (IPO) se obtuvo
de acuerdo a la fórmula propuesta por Oriani et al. (2005):
IPO=[(T-P)/(T+P)]*100,
Donde: T= número de huevos ovipositados en el genotipo
regional; y P= número de huevos registrado en el genotipo
comercial o susceptible. Los índices oscilan de +100
(preferencia total) a -100 (no preferencia).
Preferencia de oviposición por bioensayos de no elección
The oviposition preference index (IPO) was obtained
according to the formula proposed by Oriani et al. (2005):
IPO = [(T- P) / (T+P)] * 100
Where: T= the number of eggs laid on the regional genotype,
and P = number of eggs registered trade or susceptible
genotype. The rates range from +100 (total preference) to
-100 (no preference).
Oviposition preference for no choice bioassays
The tests were carried out following the methodology
proposed by Muñiz and Nombela (2001). In fully expanded
upper leaves was subjected micro-cages1 cm in diameter
with five adult females. Adults were confined for 48 h to
allow oviposit. At the end of this period, the micro-cages
and adults were removed. The preference for oviposition
was assessed by counting the number of eggs in each
sheet using a stereoscopic microscope. In this case the
experimental units were leaf sections containing the microcages. Five replicates were established for each genotype
of C. annuum.
Las pruebas se llevaron a cabo siguiendo la metodología
propuesta por Muñiz y Nombela (2001). En hojas superiores
completamente extendidas se sujetaron microjaulas de
1 cm de diámetro con 5 hembras adultas. Los adultos se
confinaron durante 48 h para permitir que ovipositaran. Al
término de este periodo, las microjaulas y adultos fueron
retirados. La preferencia para la ovoposición se evaluó
contabilizando el número de huevos en cada hoja con ayuda
de un microscopio estereoscópico. En éste caso las unidades
experimentales fueron las secciones de hojas que contenían
las microjaulas. Se establecieron cinco repeticiones para
cada genotipo de C. annuum.
Statistical analysis
Análisis estadístico
Determination of attracting adults
Se empleó un diseño completo al azar. Los análisis de
varianza y comparación de medias mediante la prueba
de Tukey (p≤ 0.05) se llevaron a cabo con el programa
estadístico GraphPad InStat (GraphPad Software Inc.,
2000). Los valores utilizados para realizar el análisis
de varianza se transformaron mediante la función raíz
cuadrada.
At 24 h of infestation, attracting adult whiteflies in genotypes
of C. annuum varied significantly from 0.6 to 8.2 adults
per cm2 (Table 2). In this evaluation, the genotypes that
had lower number of adults in the foliage were Maax ik
Simojovel and Chawa, with respect to commercial genotype
Jalapeño. Attraction rates for genotypes Maax ik, Simojovel
and Chawa were 0.14, 0.24 and 0.31, respectively.
We used a randomized complete design. The analysis of
variance and comparison of means by Tukey test (p≤ 0.05)
were performed with the statistical program GraphPad
InStat (GraphPad Software Inc., 2000). The values used
for the analysis of variance were transformed by the square
root function.
Results and discussion
Atracción de adultos y preferencia de oviposición de mosquita blanca (Bemisia tabaci) en genotipos de Capsicum annuum
Resultados y discusión
Determinación de la atracción de adultos
A las 24 h de la infestación, la atracción de adultos de
moscas blancas en los genotipos de C. annuum varió
significativamente de 0.6 a 8.2 adultos por cm2 (Cuadro
2). En esta evaluación los genotipos que presentaron
menor número de adultos en el follaje fueron Maax ik,
Simojovel y Chawa, con respecto al genotipo comercial
Jalapeño. Los índices de atracción para los genotipos
Maax ik, Simojovel y Chawa fueron 0.14, 0.24 y 0.31,
respectivamente.
83
In the second evaluation, 48 h after infection, there was
lower overall adult attraction genotypes with respect to the
first evaluation. Values ranged from 0 to 4.6 adults per cm2
(Table 2). Was observed in genotype Maax ik attracting adults
significantly lower than in the genotype Jalapeño. In the case of
pull rates were recorded values ranging from 0 to 1 cm2 adults.
The attraction index for genotype Maax ik was 0. Taking into
account both evaluations (24 and 48 h after infestation) and
the calculation of the indices of attraction, the genotype that
showed less attraction of adult whiteflies was Maax ik (Table 2).
The selection of the most suitable plants for feeding
herbivores is influenced by visual and olfactory attractiveness
(Prokopy and Owens, 1983; Visser, 1988). In this context
Cuadro 2. Valores promedio (± error estándar) de número de adultos de B. tabaci cm2 e índice de atracción (IA) a las 24 y
48 horas después de la infestación en prueba de libre elección.
Table 2 . Average values (± standard error) number of adults of B. tabaci cm2 and attraction index (IA) at 24 and 48 hours
after infestation in choice test.
Genotipo
Jalapeño
Huero
Parado
Pozol
Pico paloma
Payaso
Bolita
X´cat ik
Yaax ik
Blanco
Amaxito
Chawa
Simojovel
Maax ik
z
Adultos cm2
24 h
8.2 ± 1.7 a z
6.7 ± 2.8 abc
7.1 ± 0.8 ab
4.0 ± 1.1 abcd
5.2 ± 1.1 abcd
4.5 ± 1.6 abcd
5.0 ± 1.0 abcd
2.8 ± 1.0 abcd
2.5 ± 0.6 abcd
2.6 ± 0.7 abcd
3.2 ± 0.9 abcd
1.5 ± 0.8 bcd
1.1 ± 0.4 cd
0.6 ± 0.9 d
48 h
4.2 ± 1.9 a
4.6 ± 1.4 ab
2.5 ± 0.9 ab
3.7 ± 1.4 ab
1.7 ± 0.7 ab
2.3 ± 1.0 ab
1.2 ± 0.7 ab
1.1 ± 0.3 ab
1.5 ± 0.6 ab
1.3 ± 0.8 ab
0.5 ± 0.3 ab
0.6 ± 0.3 ab
0.2 ± 0.2 ab
0.0 ± 0.0 b
Índice de atracción (IA)
24 h
48 h
1.00
1.00
0.90
1.05
0.93
0.75
0.66
0.94
0.78
0.58
0.71
0.71
0.76
0.44
0.51
0.42
0.47
0.53
0.48
0.47
0.56
0.21
0.31
0.25
0.24
0.09
0.14
0.00
Valores con la misma letra dentro de cada columna son iguales estadísticamente de acuerdo con la prueba de Tukey (p≤ 0.05).
En la segunda evaluación, 48 h después de la infestación, en
general se encontró menor atracción de adultos a los genotipos,
con respecto a la primera evaluación. Los valores variaron de
0 a 4.6 adultos por cm2 (Cuadro 2). Se observó en el genotipo
Maax ik significativamente menor atracción de adultos que en
el genotipo Jalapeño. En el caso de los índices de atracción se
registraron valores que oscilaron de 0 a 1 adultos cm2. El índice
de atracción para el genotipo Maax ik fue 0. Tomando en cuenta
ambas evaluaciones (24 y 48 h postinfestación) y el cálculo
de los índices de atracción, el genotipo que presentó menor
atracción de moscas blancas adultas fue Maax ik (Cuadro 2).
it could be considered that the genotypes that had lower
number of adults in the foliage, possibly derived from
physical characteristics (type IV glandular trichomes
and VI) and chemical (volatile and exudates) did not
favor the attraction of B. tabaci. In this regard, the release
of volatile compounds have been reported in defense
other solanaceous species, such as tomato, where these
substances are mainly glucosides, phenolic compounds,
ketones, carboxylic acids and derivatives sesquiterpene
mimes involved repel pests ( França and Castelo, 1987;
Frelichowski and Juvikm, 2005). In this type of genetic
Wilberth Chan Cupul et al.
84 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
La selección de las plantas más adecuadas para la
alimentación de fitófagos está condicionada por el atractivo
visual y olfativo (Prokopy y Owens, 1983; Visser, 1988).
En éste contexto podría considerarse que los genotipos
que presentaron menor número de adultos en el follaje,
posiblemente derivado de características físicas (tricomas
glandulares tipo IV y VI) y químicas (volátiles y exudados)
que no favorecieron la atracción de B. tabaci. En éste sentido,
la liberación de compuestos volátiles de defensa han sido
reportados en otras especies solanáceas, como el tomate,
donde estas sustancias principalmente son alcaloides,
glucósidos, compuestos fenólicos, cetonas, compuestos
carboxílicos y derivados del sesquiterpeno, mimos que
intervienen para repeler las plagas (França y Castelo, 1987;
Frelichowski y Juvikm, 2005). En este tipo de materiales
genéticos, B. tabaci tendría baja colonización, lo cual
impactaría negativamente en el desarrollo de las poblaciones
de esta plaga en tales genotipos si se establecieran en campo.
Preferencia de oviposición
En pruebas de oviposición por libre elección se observó
diferencia significativa en el número de huevos de B. tabaci
en los genotipos de C. annuum estudiados. En la evaluación a
las 24 horas después de la infestación, los genotipos Jalapeño
y Parado presentaron mayor cantidad de huevos cm2 en el
follaje con respecto a Blanco, X´cat ik, Simojovel, Chawa
y Maax ik. En éste último grupo de genotipos el número
de huevos varió de 0.5 a 2 huevos cm2 y los índices de
preferencia de oviposición variaron de -71.4 a -92.0.
En la segunda evaluación, 48 h después de la infestación,
se observó que el número de huevos ovipositados por B.
tabaci aumentó en todos los genotipos, observándose
nuevamente que los genotipos Blanco, X´cat ik, Simojovel,
Chawa y Maax ik presentaron menor número de huevos cm2,
comparado con los genotipos Jalapeño y Parado. Los índices
de preferencia de oviposición variaron de -65.0 a -91.9 en
los genotipos con menores valores de huevos cm2.
Con respecto a la evaluación de oviposición en pruebas de no
elección, se observó diferencia no significativa en el número
de huevos cm2 en cada genotipo. Los valores oscilaron de 29
a 62 huevos cm2, a las 48 h postinfestación. Cabe resaltar que
en esta prueba, los adultos de B. tabaci son confinados en
microjaulas en el follaje de cada genotipo, y la oviposición
muchas veces no refleja la preferencia que tendría B. tabaci
en la naturaleza, donde puede elegir libremente su hospedero.
materials, B. tabaci have low colonization, which
negatively impact the development of pest populations in
these genotypes if established in the field.
Oviposition preference
In tests of oviposition by choice was no significant
difference in the number of eggs of B. tabaci genotypes of
C. annuum studied. On assessment at 24 h after infestation,
and Jalapeño Standing genotypes had higher numbers
of eggs on the foliage cm2 with respect to Blanco, X'cat
ik, Simojovel, Maax ik and Chawa. In the latter group of
genotypes the number of eggs ranged from 0.5 to 2 cm2
eggs and oviposition preference indices ranged from -71.4
to -92.0.
In the second evaluation, 48 h after infection, it was observed
that the number of eggs laid by B. tabaci increased in all
genotypes, showing again that genotypes Blanco, X'cat ik,
Simojovel, Maax ik and Chawa, fewer eggs presented cm2,
compared with Jalapeño and Standing genotypes. Indices
oviposition preference -65.0 to -91.9 varied in genotypes
eggs with lower values of cm2.
With respect to the evaluation of oviposition no choice
tests; there was no significant difference in the number of
eggs in each genotype cm2. Values ranged from 29-62 eggs
cm2, at 48 h after infestation. Significantly, in this test, the
adults of B. tabaci micro-cages are confined to the foliage
of each genotype, and oviposition often does not reflect
the preference would B. tabaci in nature, where you may
choose your host.
The oviposition preference of B. tabaci is influenced by
several factors, among which are the plant age and leaf
position (De Lima and Fields, 2008), and foliage quality
and chemical composition (Walker and Perring, 1994).
In a previous study, in C. annuum, Muñiz and Nombela
(1997) found significant differences in the fecundity of B.
tabaci in different varieties of C. annuum, indicating that
in this vegetable is possible to find genotypes that have
negative effects on oviposition preference. This feature
of some genotypes can be utilized as a desirable skill in
breeding programs.
In the this paper, genotype Maax ik was commonly found
on lots of houses and backyard plants and plants growing
in scrub areas, reported lower preference to oviposition of
85
Atracción de adultos y preferencia de oviposición de mosquita blanca (Bemisia tabaci) en genotipos de Capsicum annuum
Cuadro 3. Valores promedio (± error estándar) de número de huevos e índice de preferencia de oviposición (IPO) de B.
tabaci en genotipos de C. annuum a las 24 y 48 h después de la infestación en prueba de libre elección.
Table 3. Average values (± standard error) number of eggs and oviposition preference index (IPO) of B. tabaci genotypes
of C. annuum at 24 and 48 h after infestation in choice test.
Huevos cm2
Genotipo
z
Jalapeño
Parado
Huero
Pozol
Bolita
Pico paloma
Yaax ik
Payaso
Amaxito
Blanco
X´cat ik
Simojovel
Chawa
Maax ik
IPO
24 h
12 ± 4.35 ab
13 ± 4.75 a
5.7 ± 1.67 abc
3.1 ± 1.06 bc
5.8 ± 2.09 abc
5.8 ± 2.09 abc
4.0 ± 0.77 abc
2.2 ± 0.86 bc
2.6 ± 0.96 bc
2.0 ± 0.71 c
1.7 ± 0.64 c
1.5 ± 0.84 c
1.5 ± 0.98 c
0.5 ± 0.32 c
z
48 h
24 h
48 h
16.5 ± 6.49 a
16.3 ± 4.05 a
9.7 ± 2.33 ab
9.0 ± 3.25 ab
7.5 ± 2.11 ab
6.1 ± 1.27 ab
5.3 ± 1.91 ab
4.8 ± 2.00 ab
4.1 ± 1.61 ab
3.5 ±1.21 b
2.6 ± 0.49 b
2.2 ± 0.97 b
2.2 ± 0.95 b
0.7 ± 0.31 b
00.0
04.0
-35.6
-58.9
-34.8
-34.8
-50.0
-69.0
-64.4
-71.4
-75.2
-77.8
-77.8
-92.0
00.0
-0.6
-26.0
-29.4
-37.5
-46.0
-51.4
-54.9
-60.2
-65.0
-72.8
-76.5
-76.5
-91.9
Valores con la misma letra dentro de cada columna son iguales estadísticamente de acuerdo con la prueba de Tukey (p≤ 0.05).
La preferencia de oviposición de B. tabaci es influenciada
por diversos factores, entre los que se encuentran la edad de la
planta y posición de las hojas (De la Lima y Campos, 2008);
así como la calidad del follaje y su composición química
(Walker y Perring, 1994). En un estudio previo, en C. annuum,
Muñiz y Nombela (1997) encontraron diferencia significativa
en la fecundidad de B. tabaci en diferentes variedades de
C. annuum, lo que indica que en esta hortaliza es posible
encontrar genotipos que presentan efectos negativos sobre
la preferencia de oviposición. Esta característica propia de
algunos genotipos se puede aprovechar como una aptitud
deseable en programas de mejoramiento genético.
B. tabaci. This same genotype also excelled in testing
adult attraction, suggesting this may contain morphological
and/or chemical compounds on the foliage that
prevents B. tabaci pose and stays a long time in the
foliage of the plant. This mechanism of resistance
genotypes would be desirable to prevent colonization
and increased population of this pest in agro-ecosystems
chili.
En el presente estudio, el genotipo Maax ik encontrado
comúnmente en los solares de las casas como plantas de
traspatio y plantas que crecen en áreas de monte bajo, registró
menor preferencia a la oviposición de B. tabaci. Este mismo
genotipo también sobresalió en las pruebas de atracción de
adultos, lo cual sugiere éste puede contener características
morfológicas y/o compuestos químicos en el follaje que evita
que B. tabaci se pose y permanezca mucho tiempo en el follaje
de la planta. Este mecanismo de resistencia sería deseable
en los genotipos para evitar colonizaciones e incrementos
poblacionales de esta plaga en los agroecosistemas de chile.
Regional genotype C. annuum collected in southeastern
Mexico attraction signif icant differences in adult
and oviposition preference of B. tabaci. Lower levels
were observed attracting adults and low preference for
oviposition B. tabaci genotype Maax ik. This genotype
can be considered a source of resistance to B. tabaci in
breeding programs of C. annuum.
Conclusions
End of the English version
86 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Conclusiones
Los genotipos regionales de C. annuum colectados en el
sureste de México presentaron diferencias significativas
en atracción de adultos y preferencia de oviposición de B.
tabaci. Se observaron niveles bajos de atracción de adultos
y bajos niveles de preferencia para oviposición de B. tabaci
en el genotipo Maax ik. Este genotipo puede considerarse
una fuente de resistencia a B. tabaci en programas de
mejoramiento de C. annuum.
Agradecimientos
El presente proyecto se llevó a cabo con financiamiento
del proyecto CONACYT CB-83498 y DGEST 4543.12-P.
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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 87-99
Componentes relacionados con la salud en semillas de frijol de
plantas crecidas bajo riego y estrés hídrico terminal*
Health-related components in plant bean seeds grown
under irrigation and terminal drought stress
María Guadalupe Herrera Hernández1, Jorge Alberto Acosta Gallegos2, Rafael A. Salinas Pérez3, Ana María Bernardo Casas1
y Salvador Horacio Guzmán Maldonado1§
Campo Experimental Bajío- INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel Allende Celaya, km 6.5, Guanajuato. C. P. 38110. México. Tel. 01 461 611 5323. Ext 183. 2Programa
de frijol, Campo Experimental Bajío, INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel Allende km 6.5, Celaya, Guanajuato. C. P. 38110. México. 3Campo Experimental Valle del
Fuerte. Carretera Internacional México-Nogales, km 1609. Los Mochis, Sinaloa, México. Tel. (01 687) 8-96-03-20 y 8-96-03-21. §Autor por correspondencia: guzman.
[email protected]
1
Resumen
Abstract
Es reducido el conocimiento sobre los efectos del estrés hídrico
sobre los constituyentes del grano de frijol. Se estableció un
experimento con ocho genotipos de frijol de diferente origen
genético en dos regiones contrastantes (Celaya, Guanajuato
y Ahome, Sinaloa) durante 2007-2008. Las plantas fueron
crecidas bajo irrigación y estrés hídrico terminal. Se
cuantificaron los fenoles totales, taninos condensados y
oligosacáridos en semilla cruda y cocida. Independiente de
los factores en estudio, la cocción disminuyó los compuestos
determinados (p< 0.01). La semilla cosechada en Sinaloa
sembrada bajo estrés hídrico, mostró mayor contenido de
fenoles totales; mientras que la cosechada bajo riego en
Guanajuato, mostró mayor contenido de taninos condensados
y oligosacáridos. Para fenoles totales y taninos condensados,
la semilla de los cultivares de la raza Jalisco, de color rosa,
fueron superiores a la de frijol Pinto de raza Durango y
Amarilla de raza Nueva Granada. En oligosacáridos, la
semilla de los cultivares pintos y Amarillos mostró mayor
contenido que la semilla de color rosa. Entre los pintos, Zapata
fue superior a Saltillo en el contenido de fenoles totales y
taninos condensados. No se observó tendencia definida en
el contenido de oligosacáridos entre los genotipos de frijol
en respuesta al estrés hídrico terminal. El estrés hídrico
It reduced the knowledge about the effects of water stress
on bean grain constituents. An experiment with eight bean
genotypes differing genetic backgrounds of two contrasting
regions (Celaya, Guanajuato and Ahome, Sinaloa) during
2007-2008. The plants were grown under irrigation and
terminal drought stress. Total phenols were quantified,
condensed tannins and seed oligosaccharides in raw
and cooked. Independent of the factors under study,
cooking certain compounds decreased (p< .01). Sinaloa
harvested seed sown under water stress showed higher
total phenolic content, while the irrigated harvested in
Guanajuato, showed higher content of condensed tannins
and oligosaccharides. For total phenolics and condensed
tannins, the seed of the cultivars of race Jalisco, pink,
were higher than Pinto Durango race bean and Yellow,
Nueva Granada race. In oligosaccharides seed Yellow
pinto cultivars showed higher seed content pink. Among
the pintos, Zapata was superior to Saltillo in the total
phenolic content and condensed tannins. No clear trend
was observed in the oligosaccharide content between
bean genotypes in response to water stress terminal. The
terminal water stress showed a specific effect on total
phenols, while I was watering for condensed tannins
* Recibido: junio de 2013
Aceptado: diciembre de 2013
María Guadalupe Herrera Hernández et al.
88 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
terminal mostró un efecto específico sobre los fenoles totales;
mientras que el riego lo tuvo para los taninos condensados y
los oligosacáridos. La semilla cosechada en Sinaloa mostró
mayor contenido en los componentes estudiados, que la
semilla cosechada en Guanajuato. La sequía terminal tuvo
un efecto específico de localidad y genotipo en el contenido
de componentes en semilla cruda.
Palabras claves: Phaseolus vulgaris L., ambiente, genotipo,
riego, salud.
Introducción
Varios estudios han demostrado los efectos benéficos de
las dietas ricas en frutas y vegetales sobre el control de
enfermedades crónicas (Key et al., 1999). Esos efectos
se han atribuido a compuestos que presentan actividad
biológica (Lampe, 1999). Las leguminosas, como el frijol
común juegan un importante papel en la dieta tradicional de
muchos países de África y América Latina, particularmente
en aquellos en vías de desarrollo (Bermudez y Trucker,
2003). La segunda leguminosa con mayor producción y
consumo a nivel mundial es el frijol común (Phaseolus
vulgaris L.). Para la población de México es la segunda
fuente de proteína, carbohidratos, vitaminas (ácido
fólico, niacina y tiamina) y minerales (Fe y Zn) (GuzmánMaldonado y Paredes-López, 1998).
El frijol común también es una excelente fuente de
compuestos con actividad biológica (AB) (Díaz-Batalla
et al., 2006). Esta característica ha llamado la atención
del consumidor a raíz de los efectos benéficos que el
frijol tiene sobre la prevención de enfermedades crónico
degenerativas (Lanza et al., 2006). Por ejemplo, ReynosoCamacho et al. (2007) demostró que las variedades de
frijol ‘Negro 8025’ y ‘Pinto Durango’ cocidos en la olla
reducían significativamente la formación de tumores en
ratas inducidas químicamente al cáncer de colon. La AB
del frijol fue atribuida a los oligosacáridos y compuestos
antioxidantes como los taninos y los ácidos fenólicos, entre
otros (Lanza et al., 2006; Reynoso-Camacho et al., 2007;
Campos-Vergara et al., 2009).
La mayoría de las investigaciones sobre el frijol común se
han enfocado en aspectos de selección varietal. El criterio
para dicha selección ha estado dirigido hacia la resistencia
and oligosaccharides. The seed harvested in Sinaloa
showed higher content of the components studied, the
seed harvested in Guanajuato. The terminal drought had
a specific effect of location and genotype on the contents
of raw seed components.
Key words: Phaseolus vulgaris L., environment, genotype,
irrigation, health.
Introduction
Several studies have shown the beneficial effects of
diets rich in fruits and vegetables on the control of
chronic diseases (Key et al., 1999). These effects have
been attributed to compounds having biological activity
(Lampe, 1999). Legumes such as common bean play an
important role in the traditional diet of many countries in
Africa and Latin America, particularly those in developing
countries (Bermúdez and Trucker, 2003). The second
legume with increased production and consumption
worldwide is common bean (Phaseolus vulgaris L.). For
the population of Mexico is the second source of protein,
carbohydrates, vitamins (folic acid, niacin and thiamine)
and minerals (Fe and Zn) (Guzmán-Maldonado and
Paredes-López, 1998).
The common bean is also an excellent source of biologically
active compounds (AB) (Díaz-Batalla et al., 2006). This
feature has caught the attention of the consumer due to
the beneficial effects that the bean is on the prevention
of chronic degenerative diseases (Lanza et al., 2006).
For example, Reynoso -Camacho et al. (2007) showed
that the bean varieties 'Black 8025' and 'Pinto Durango'
cooked in the pot significantly reduced tumor formation
in chemically induced rat colon cancer. The bean AB was
attributed to oligosaccharides and antioxidant compounds
such as tannins and phenolic acids, among others (Lanza et
al., 2006; Reynoso-Camacho et al., 2007; Campos-Vergara
et al., 2009).
Most research on common beans has focused on aspects of
varietal selection. The criteria for such selection have been
directed toward disease resistance, high yield and drought
tolerance, but never to the content of compounds with
AB. On the other hand, almost 65% of bean production in
Latin America is concentrated in arid and semiarid regions
Componentes relacionados con la salud en semillas de frijol de plantas crecidas bajo riego y estrés hídrico terminal
a enfermedades, alta producción y tolerancia a la sequía, pero
nunca hacia el contenido de compuestos con AB. Por otro
lado, casi 65% de la producción de frijol en América Latina
se concentra en las regiones áridas y semiáridas donde las
plantas están expuestas a estrés ambiental como la sequía
(Laing et al., 1985). Éste tipo de estrés pude provocar una
gran variedad de respuestas en la planta, como cambios en
la expresión genética del metabolismo y del crecimiento
(Hernández-Lucero et al., 2008).
Jiménez-Hernández et al. (2012) reportaron que el genotipo,
la localidad y su interacción afectaron positivamente el
contenido de hierro en la semilla de frijol. Sin embargo,
no hay estudios que evalúen estos efectos y el tipo de riego
sobre compuestos con AB. Esta información podría ayudar
en la toma de decisiones en los programas de mejoramiento.
El objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto del
genotipo, del riego completo y del estrés hídrico terminal
sobre el contenido de fenoles solubles totales, taninos
condensados y oligosacáridos en semilla cruda y cocida en
cultivares de frijol crecidos en dos localidades de México.
Materiales y métodos
Cultivares de frijol común
89
where plants are exposed to environmental stresses such
as drought (Laing et al., 1985). This type of stress could
cause a variety of plant responses, such as changes in gene
expression of metabolism and growth (Hernández-Lucero
et al., 2008).
Jiménez-Hernández et al. (2012) reported that genotype,
locality and their interaction positively affected the iron
content in bean seed. However, no studies to evaluate these
effects and the type of irrigation on AB compound. This
information may help in decision -making in breeding
programs. The aim of this study was to determine the effect
of genotype, full irrigation and terminal drought stress on the
content of total soluble phenols, condensed tannins and seed
oligosaccharides in raw and cooked bean cultivars grown at
two locations in Mexico.
Materials and methods
Common bean cultivars
Cultivars used were from Durango races (Singh et al., 1991),
Jalisco and New Granada (Table 1).
Se utilizaron cultivares de las razas Durango (Singh et al.,
1991), Jalisco y Nueva Granada (Cuadro 1).
Cuadro 1. Origen, raza y color de la semilla de las variedades
de frijol.
Table 1. Origin, race and color of the seeds of the bean
varieties.
Ambiente de producción
Cultivar
Las semillas fueron producidas bajo riego completo (RC)
y estrés hídrico terminal (EHT) en el Campo Experimental
Valle del Fuerte, Ahome, Sinaloa (15 msnm, 25o 05’ latitud
norte, 108o 38’ longitud oeste) y el Campo Experimental
Bajío, Celaya, Guanajuato (1 765 msnm, 20o 34’latitud norte,
100o 50’ latitud oeste). En Sinaloa, el frijol se sembró el 20 de
noviembre en el ciclo otoño-invierno 2007- 2008, mientras
que en Guanajuato el frijol se sembró el 16 de marzo en el ciclo
primavera-verano de 2007 (temperatura promedio de 21 ºC).
Tanto en Sinaloa como en Guanajuato, no se sembró ningún
cultivo en el periodo agrícola anterior a la siembra del frijol. El
diseño experimental utilizado fue bloques completos al azar.
La temperatura promedio en Ahome fue de 19.0 ºC; un suelo
tipo Vertisol; bajo un tratamiento de RC incluido un riego
doce días antes de la siembra y tres riegos más durante el
Pinto Zapata
Origen
Raza
Durango
Durango
Color
Crema claro con
manchas café
Pinto Saltillo
Edo.
Durango Crema claro con
manchas beige
México
Flor de Mayo Guanajuato Jalisco Rosa con manchas
Anita
crema
Flor de Mayo
Edo.
Jalisco Rosa con manchas
Noura
México
crema
Flor de Junio Guanajuato Jalisco
Rosa oscuro con
Marcela
manchas crema
Flor de Junio Guanajuato Jalisco Rosa con manchas
Bajío
crema
Azufrado 26 Guanajuato Nueva
Amarillo claro
Granada
Azufrado
Sinaloa
Nueva
Amarillo
Noroeste
Granada
María Guadalupe Herrera Hernández et al.
90 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
ciclo de cultivo (19 octubre, 12 noviembre y 7 diciembre).
En el tratamiento de EHT se dieron los mismos riegos
excepto que se omitió el último. En Celaya, la temperatura
promedio fue de 22.8 ºC con un suelo tipo Vertisol.
El tratamiento de riegos para RC y EHT fue similar a
lo descrito para Ahome (15 abril, 5 mayo y 25 mayo).
Después de la cosecha, las semillas fueron almacenadas
a -20 ºC hasta su utilización.
Análisis realizados a la semilla
Las semillas fueron enviadas al Laboratorio de Alimentos
localizado en el CEBAJ. Una parte de la semilla de cada
muestra fue cocida en olla de barro a presión atmosférica
(semilla/agua, 1:5, peso:volumen), liofilizada y almacenada
a -20 ºC hasta su análisis.
Fenoles solubles totales
La muestra (200 mg) fue extraída con 10 mL de
metanol:agua (30:70, v/v), sonicada (10 min), agitada
(10 min) y centrifugada (5000 g, 15 min). Los fenoles
solubles totales (FST) fueron determinados utilizando 125
mL del sobrenadante con 500 μL de agua destilada y 125
μL del reactive Folin-Ciocalteu (2N). A los de 6 min se le
añadieron 1 250 μL de carbonato de sodio (7%) y 1 mL de
agua destilada y se dejó reposar por 1.5 h. La absorbancia
se leyó en un espectrofotómetro UV-vis (Jenway 6405,
Staffordshire, UK) a 760 nm (Singleton et al., 1999). Los
FST fueron expresados como mg equivalentes de ácido
galico/kg de muestra, peso seco (mg EAG/kg, PS).
Taninos condensados
A 200 mg de muestra se le añadieron 10 mL de metanol,
se agitó por 20 min y se centrifugó (5 000 × g por 15
min). A 1 mL del sobrenadante se le añadieron 5 mL del
reactivo A (1:1, v/v, vanillina al 1% en metanol y HCl al
8% en metanol). Por otro lado, a 1 mL del sobrenadante
(blanco) se le añadieron 5 mL de HCl (4% en metanol) sin
el reactivo A; ambas muestras fueron incubadas (20 min,
30 ºC). Posteriormente las muestras fueron leídas a 500
nm en un espectrofotómetro y la absorbancia del blanco
se restó a la de la muestra con vanillina (Desphande y
Cheryan, 1985). Los taninos condensados fue reportado
como mg equivalentes de (+) catequina/kg, peso seco (E+C/
kg, PS).
Production environment
The seeds were grown under full irrigation (RC) and
terminal drought stress (EHT) in Fort Valley Experimental
Field, Ahome, Sinaloa (15 m, May 15' north latitude, 108°
38' W) and the Experimental Bajío Celaya, Guanajuato (1
765 m, 20° 34' N, 100° 50' west longitude). In Sinaloa, the
bean was planted on November 20 in the autumn-winter
2007-2008, while in Guanajuato beans were planted on 16
March in the spring-summer 2007 (average temperature
21 °C). Both in Sinaloa and Guanajuato not planted any
crops in the agricultural period before planting the beans.
The experimental design was a randomized complete
block.
Ahome average temperature was 19 °C, a Vertisol soil type;
under RC treatment included irrigation twelve days before
planting and three irrigations more during the growing
season (October 19, 12 November and 7 December). EHT
in the treatment were the same risks except omitting the
last. In Celaya, the average temperature was 22.8 °C with
a Vertisol soil type. The treatment of risks for RC and EHT
was similar to that described for Ahome (April 15, 05 May
and 25 May). After harvest, the seeds were stored at -20
°C until use.
Analyses the seed
The seeds were sent to the Food Lab located in the CEBAJ. A
portion of the seed of each sample was cooked in a clay pot
at atmospheric pressure (seed/water, 1:5, w: v), lyophilized
and stored at -20 °C until analysis.
Total soluble phenols
The sample (200 mg) was extracted with 10 mL of
methanol: water (30:70, v/v), sonicated (10 min), stirred
(10 min) and centrifuged (5 000 g, 15 min). Total soluble
phenols (FST) were determined using 125 mL of the
supernatant with 500 L of distilled water and 125 uL of
Folin-Ciocalteu reactive (2N). At 6 min were added 1 250
L of sodium carbonate (7%) and 1 mL of distilled water
and allowed to stand for 1.5 h. The absorbance was read in
a UV-vis spectrophotometer (Jenway 6405, Staffordshire,
UK) at 760 nm (Singleton et al., 1999). The FST were
expressed as mg gallic acid equivalents/kg of sample dry
weight (mg EAG/kg, PS).
Componentes relacionados con la salud en semillas de frijol de plantas crecidas bajo riego y estrés hídrico terminal
91
Oligosacáridos
Condensed tannins
La rafinosa, estaquiosa y bervascosa se determinaron con
el método de Smiricky et al. (2002). Brevemente, a 1 g
de muestra se le añadieron 100 mL of agua desionizada y
se colocó en un baño maría (80 ºC, 60 min). La muestra
fue trasferida a un frasco volumétrico de 250 mL y
llevado a volumen con agua desionizada. Después de
filtrada la muestra se inyectó en un equipo de
HPLC HP-1100 (Agilent Technologies, Inc., Santa
Clara, CA, USA.) integrado con una pre columna Zorbax
NH2 (4.6 × 12.6 mm, 5 μm), una columna Zorbax (4.6
× 250 mm, 5 µm) y un detector de índice de refracción
(RID, 61362A). La identificación y cuantificación de
los oligosacáridos se realizó comparando los resultados
con estándares comerciales de rafinosa, estaquiosa y
verbascosa.
A 200 mg sample was added 10 mL of methanol was stirred
for 20 min and centrifuged (5 000 × g for 15 min). A 1 mL of
the supernatant was added 5 mL of reagent A (1:1, v/v, vanillin
in methanol 1% and 8% HCl in methanol). In addition, 1 mL
of the supernatant (white) was added 5 mL of HCl (4% in
methanol) without the reagent A, both samples were incubated
(20 min, 30 °C). Subsequently the samples were read at 500
nm in a spectrophotometer and the absorbance of the blank
was subtracted from the sample with vanillin (Desphande
and Cheryan, 1985). Condensed tannins were reported as
mg equivalent of (+) catechin/kg dry weight (E+C/kg, PS).
Análisis estadístico
Todos los resultados fueron reportados como la media
± desviación estándar (n= 4). El análisis estadístico fue
realizado con un software JMP.5.0.1 (a business of SAS,
1989-2003, SAS Institute Inc., NC, USA). Los valores de
las medias fueron comparados estadísticamente utilizando
la prueba de comparación múltiple de Tukey. El análisis
de varianza (ANOVA) fue generado utilizando un análisis
combinado entre localidades y tratamientos de riego (SAS
Institute, Inc.).
Resultados y discusión
Se observó un efecto altamente significativo (p< 0.01)
de la localidad y el genotipo, y de las interacciones
localidad × genotipo y régimen de humedad ×
genotipo, así como de la cocción y todas las interacciones
dobles y triples en donde intervino la cocción
(Cuadro 2). El efecto del régimen de humedad solo fue
significativo (p< 0.05). Los mayores niveles de FST entre
los genotipos y el tratamiento de humedad, se observaron
en Ahome. La cocción disminuyó en forma diferencial
el contenido de FST entre las localidades, tratamiento
de humedad y genotipos (Cuadro 3), lo cual explica la
significancia observada en sus interacciones dobles y
triples (Cuadro 2).
Oligosaccharides
Raffinose, stachyose and bervascosa were determined with
the method Smiricky et al. (2002). Briefly, 1 g of sample
was added 100 mL of deionized water and placed in a water
bath (80 °C, 60 min). The sample was transferred to a 250
mL volumetric flask and brought to volume with deionized
water. After filtering the sample was injected into a HPLC
HP-1100 (Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, CA,
USA.) Pre- integrated with a Zorbax NH2 column (4.6 ×
12.6 mm, 5 um), a Zorbax (4.6 × 250 mm, 5 microns) and a
refractive index detector (RID, 61362A). The identification
and quantification of the oligosaccharides was performed
by comparing the results with commercial standards of
raffinose, stachyose and verbascose.
Statistical analysis
All results were reported as mean ± standard deviation (n= 4).
Statistical analysis was performed with software JMP.5.0.1
(a business of SAS, 1989-2003 SAS Institute Inc., NC, and
USA). The mean values were compared statistically using the
multiple comparison test of Tukey. The analysis of variance
(ANOVA) was generated using a combined analysis between
locations and irrigation treatments (SAS Institute, Inc.).
Results and discussion
There was a highly significant effect (p< 0.01) of the
location and genotype, and genotype × location interactions
and moisture regime×genotype, as well as cooking
María Guadalupe Herrera Hernández et al.
92 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Cuadro 2. Efectos de la localidad (L), régimen de humedad (RH), genotipo (G) y cocción (C) así como efectos dobles y triples
sobre la concentración de fenoles solubles totales (FST), taninos condensados (TC) y oligosacáridos (OGS) en
frijol común crudo y cocido.
Table 2. Effects of locality (L), moisture regime (RH), genotype (G) and cooking (C) and double and triple effect on the
concentration of total soluble phenols (FST), condensed tannins (CT) and oligosaccharides (OGS) in raw and
cooked common bean.
Parámetro de
covarianza
L
RH
L x RH
G
LxG
RH x G
L x RH x G
(C)
LxC
RH x PC
L x RH x C
L x PC x G
RH x PC x G
GL
1
1
1
7
7
7
7
1
1
1
1
7
7
FST
Valor F
272.7
6.218
0.456
416.8
13.78
25.44
1.588
7628.9
674.11
27.623
8.7740
13.0758
26.0497
Pr > F
0.0001**
0.0141
0.5007
0.0001**
0.0001**
0.0001**
0.1440
0.0001**
0.0001**
0.0001**
0.0037*
0.0001**
0.0001**
GL= numerador grados de libertad. * p> 0.05; ** p> 0.001.
TC
GL Valor F
1
0.0685
1
0.0126
1
20.219
7
339.71
7
32.654
7
1.704
7
3.7639
1
1787.6
1
9.0084
1
3.5027
1
4.3365
7 32.4496
7
1.2146
Pr > F
0.7939
0.9109
0.0001**
0.0001**
0.0001**
0.1116
0.0009*
0.0001**
0.0032*
0.0634
0.0392*
0.0001**
0.2990
GL
1
1
1
7
7
7
7
1
1
1
1
7
7
OGS
Valor F
28.3879
36.5838
926.86
79.609
60.4651
11.2622
7.0970
3.2781
64.9326
6.7036
8.6242
12.1632
10.8019
Pr > F
0.0001**
0.0001**
0.0001**
0.0001**
0.0001**
0.0001**
0.0001**
0.0724
0.0001**
0.0107*
0.0039*
0.0001**
0.0001**
Cuadro 3. Fenoles solubles totales (g EAG/kg, BS) de frijol crudo y cocido producido bajo riego y estrés hídrico terminal.a
Table 3. Total soluble phenols (EAG g/kg, BS ) of raw and cooked beans produced under irrigation and water stress terminal.
Cultivar
Ahome
Riego
Estrés hídrico terminal
Crudo
Cocido
Crudo
Cocido
Pb Zapata 2.25±0.10 0.97±0.06
dA
abD
P Saltillo 1.30±0.13 0.45 ± 0.03 eF
eB
c
FM
2.67±0.06 0.84 ± 0.03 cE
Noura
cA
FM Anita 3.32±0.21 0.99 ± 0.02 aE
aA
d
FJ
3.02±0.02 0.91 ± 0.05 bD
Marcela
bA
FJ Bajío 2.5±0.07 0.92±0.01bDE
cA
Ae 26 1.46± 0.12 0.60 ± 0.04 Dd
eA
f
AN
1.37± 0.03 0.62 ± 0.06 dD
Ea
a
b
2.41 ± 0.09
Ba
1.65 ± 0.06
dA
2.25 ± 0.05
cB
2.47 ± 0.12
bB
3.04 ± 0.17
aA
2.54 ± 0.15
bA
1.57±0.10
deA
1.45 ± 0.08
eA
0.89 ± 0.03
bD
0.58 ± 0.03
deE
0.82 ± 0.03
cE
1.01 ± 0.02
aE
0.85 ± 0.03
bcE
0.89±0.03 bE
0.61 ± 0.02
dD
0.56 ± 0.013
Ee
Celaya
Riego
Crudo
Cocido
1.99 ± 0.09
cB
1.23 ± 0.03
dC
1.96 ± 0.09
cC
2.38 ± 0.08
aB
2.27± 0.17
abB
2.01± 0.08
bcB
1.15 ± 0.10
dB
0.89 ± 0.02
eC
Estrés hídrico terminal
Crudo
Cocido
0.87 ± 0.07 bD 1.91 ± 0.07
bB
0.56 ± 0.02 eE 1.25 ± 0.06
cdC
1.06 ± 0.04 aD 1.80 ± 0.14
bC
0.99 ± 0.07 aE 1.43 ± 0.16
cC
1.05 ± 0.01 aC 2.14 ± 0.09
aB
1.02 ± 0.06
2.06 ±
aCD
0.058 aB
0.72 ± 0.03 cC 1.19 ± 0.06
dB
0.63 ± 0.04 dD 1.11 ± 0.02
eB
1.13 ± 0.03
aC
0.75 ± 0.06
cD
1.00 ± 0.09
bD
1.14 ± 0.04
aD
1.00 ± 0.05
bC
1.08 ± 0.01
bC
0.74 ± 0.02
cC
0.67 ± 0.06
cD
Promedios en la misma columna con letra minúscula (misma columna) o con letra mayúscula(misma fila) similar no son estadísticamente diferentes (p< 0.05, Tukey).
Pinto; c Flor de Mayo; d Flor de Junio; e Azufrado; f Azufrado Noroeste.
Componentes relacionados con la salud en semillas de frijol de plantas crecidas bajo riego y estrés hídrico terminal
Fenoles solubles totales
Se observó un efecto significativo de la localidad y el genotipo,
y de la localidad × genotipo y del tratamiento de humedad ×
genotipo, así como de la cocción y todas sus interacciones
para los FST (Cuadro 2). Los mayores niveles de FST entre
los genotipos y el tratamiento de humedad, se observaron
en Ahome. La cocción disminuyó en forma diferencial
el contenido de FST entre las localidades, tratamiento de
humedad y genotipo (Cuadro 3), lo cual explica la significancia
observada en sus interacciones dobles y triples (Cuadro 2). La
semilla cruda de los genotipos de raza Jalisco producida bajo
riego en Ahome, mostró mayor contenido de FST comparado
con el contenido de las semilla de los cultivares de las razas
Durango y Nueva Granada (Cuadro 3).
La semilla del cultivar Flor de Mayo Anita mostró 32.2%, 60.8,
56.0% y 58.7% mayor concentración de FST comparada con
el cultivar Pinto Zapata y Pinto Saltillo de la raza Durango,
Azufrado 26 y Azufrado Noreste de la raza Nueva Granada,
respectivamente. Más aún, el cultivar Flor de Junio Bajío que
mostró el menor contenido de FST entre los cultivares de la
raza Jalisco, pero mostró 11.4%, 48.8%, 42.5%, y 46.1% mayor
contenido de FST comparado con Pinto Zapata, Pinto Saltillo,
Azufrado 26 y Azufrado Noreste, respectivamente. La misma
tendencia se observó en las muestras sembradas bajo EHT
(Cuadro 3). Todos los cultivares de la raza Jalisco presentan un
color de semilla rosa-crema, los cultivares pintos un color crema
con manchas café y los azufrados un color amarillo. No es posible
establecer una relación del color con los FST. En este punto sólo
se puede relacionar el color con la descripción de la raza y por lo
tanto, los cultivares de la raza Jalisco presentan mayor contenido
de FST que los de las razas Durango y Nueva Granada.
El tratamiento de EHT modificó el metabolismo de la planta
incrementando el contenido de los FST en la semilla de los
cultivares de las razas Durango y Nueva Granada (Cuadro 3).
Por ejemplo, el frijol crudo de Pinto Zapata y Pinto Saltillo
mostró 6.6 y 21.2%, respectivamente, más FST bajo EHT
comparado con los tratamientos de RC. El mismo efecto
se observó en los cultivares de la raza Nueva Granada; sin
embargo, este efecto no se observó en los cultivares de la
raza Jalisco (Cuadro 3). El frijol crudo de todos los cultivares
producidos en Celaya, tanto bajo RC y EHT mostraron menor
concentración de FST comparado con el contenido de la
semilla de los cultivares producidos en Ahome. Más aún, con
la excepción del cultivar Pinto Zapata (raza Durango), las
semillas de los cultivares de la raza Jalisco producidos bajo
RC o EHT mostraron mayor contenido de FST comparados
93
and all the double and triple interactions which intervened
firing (Table 2). The effect of moisture regime was only
significant (p< .05). FST higher levels between genotypes
and treatment of moisture were observed in Ahome.
Cooking differentially decreased the content of FST between
localities, moisture treatment and genotypes (Table 3), which
explains the significance observed in double and triple
interactions (Table 2).
Total soluble phenols
There was a significant effect of location and genotype ×
location and genotype and genotype × treatment moisture
and cooking and all interactions for FST (Table 2). FST
higher levels between genotypes and treatment of moisture
were observed in Ahome. Cooking differentially decreased
the content of FST between localities, moisture treatment
and genotype (Table 3), which explains the significance
observed in double and triple interactions (Table 2). The
raw seed Jalisco race genotypes produced under irrigation
in Ahome, showed higher content of FST compared with the
contents of the seed of the cultivars of races Durango and
New Granada (Table 3).
The seed of the cultivar Flor de Mayo Anita showed 32.2%,
60.8, 56% and 58.7% higher FST concentration compared
with the cultivar Pinto Zapata and Pinto Saltillo, Durango
race, and Azufrado 26 and Azufrado Northeastern, New
Granada, respectively. Moreover, Flor de Junio Bajío
cultivar showed the lowest content of FST between cultivars
Jalisco race but showed 11.4%, 48.8%, 42.5% and 46.1%
higher compared FST content Pinto Zapata, Pinto Saltill,
Azufrado 26 and Azufrado and Northeast, respectively.
The same trend was observed in low EHT spiked samples
(Table 3). All race Jalisco cultivars are color- pink - cream
seed, the pinto cultivars cream colored with brown spots and
sulfur yellow. It is not possible to establish a relationship
between color and the FST. At this point only the color can
be associated with the description of the race and therefore
race cultivars have higher content Jalisco FST that the races
Durango and New Granada.
The modified EHT treatment plant metabolism by increasing
the content of the FST in the seed of the cultivars of races
Durango and New Granada (Table 3). For example, the
raw beans and Pinto Zapata and Pinto Saltillo were 6.6
and 21.2%, respectively, over low EHT FST treatments
compared to RC. The same effect was observed in white new
cultivars Granada; however, this effect was not observed
María Guadalupe Herrera Hernández et al.
94 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
con los de las razas Durango y Nueva Granada (Cuadro
3). Valores similares de FST reportados para frijol común
(Ranilla et al., 2007; Xu and Chang, 2008).
Como resultado del proceso de cocción, los FST
disminuyeron substancialmente en la semilla de todos
los cultivares en ambas localidades (Cuadro 3). La reducción
observada de los FST fue de 20.3% en el cultivar Flor de Mayo
Anita producido en Celaya bajo EHT a 72% en Flor de Junio
Marcela producido en Ahome bajo el mismo tratamiento de
humedad. Cabe señalar que la reducción en los FST como
resultado de la cocción fue mayor en los materiales sembrados
bajo riego en Celaya (41.45-70.4%) en comparación con los
sembrados bajo riego en Ahome (29.8-45.2%).
En últimos 10 años, los investigadores(as) se han interesado
en los FST. La razón principal es la capacidad antioxidante
demostrada por los FST y su papel en la prevención de varias
enfermedades relacionadas con el estrés oxidativos (Manach
et al., 2004; Ranilla et al., 2007). También han mostrado
un efecto anti proliferativo en líneas de células de cáncer
(Dong et al., 2007; Aparicio-Fernández et al., 2008). Por
esta razón se desea que el contenido de los FST en la semilla
de frijol común sea el mayor posible; dado que permitirá
aumentar la biodisponibilidad de estos compuestos; se sabe
que el metabolismo digestivo aumenta hasta en 20% la
biodisponibilidad de los FST y por lo tanto, incrementa la
probabilidad de prevenir el cáncer (Manach et al., 2005). En
general, los datos sugieren que los cultivares de la raza Jalisco
producidos bajo riego y estrés hídrico acumulan mayores
niveles de FST que los de las razas Durango y Nueva Granada.
Taninos condensados
La localidad y el tratamiento de humedad no mostraron
ninguna diferencia significativa en el contenido de taninos
condensados (TC); sin embargo, si se observaron interacciones
con el genotipo y las interacciones triples (Cuadro 2). El
efecto de la cocción mostró diferencias significativas en las
interacciones, pero no con la interacción de la cocción con
el tratamiento de humedad. Los cultivares de la raza Jalisco
producidos bajo RC y EHT en Ahome y Celaya, mostraron
un contenido de TC mayor que los cultivares de las razas
Durango y Nueva Granada (Cuadro 4). En este sentido, se
observa una reducción en el contenido de TC por el efecto
del EHT en contraste con el incremento que presentan los
materiales sembrados bajo RC en Celaya. Se sabe que los TC
aumentan ante diferentes tipos de estrés como una estrategia
in cultivars Jalisco race (Table 3). Raw beans from all
cultivars Celaya produced under both RC and EHT FST
showed lower concentration compared with the content of
the seed of the cultivar produced Ahome. Moreover, with
the exception of the cultivar Pinto Zapata (race Durango),
the seeds of race Jalisco cultivars produced under RC or
EHT showed higher content of FST compared with those
of races Durango and New Granada (Table 3) . FST similar
values reported for common bean (Tadpole et al., 2007;
Xu and Chang, 2008).
As a result of the cooking process, the FST decreased
substantially in the seed of all cultivars at both locations
(Table 3). The observed reduction of the FST was 20.3%
in the cultivar Flor de Mayo Anita occurred in Celaya in
EHT to 72% in Flor de Junio Marcela produced in Ahome
under the same moisture treatment. It should be noted that
the reduction in FST as a result of cooking was higher
in irrigated crops materials Celaya (41.45-70.4%)
compared with the crops under irrigation in Ahome
(29.8-45.2%).
In the last 10 years, researchers have been interested in
the FST. The main reason is the antioxidant capacity
shown by the FST and its role in the prevention of
various diseases related to oxidative stress (Manach
et al. 2004; Tadpole et al., 2007). We have also shown
anti-proliferative effect on cancer cell lines (Dong et al.,
2007; Aparicio-Fernández et al., 2008). For this reason
we want the content of the FST in common bean seed as
large as possible, since it will increase the bioavailability
of these compounds , it is known that digestive metabolism
by up to 20% increases the bioavailability of the FST and
therefore increases the likelihood of preventing cancer
(Manach et al., 2005). Overall, the data suggest that race
Jalisco cultivars grown under irrigation and water stress
FST accumulate higher levels than those of races Durango
and New Granada.
Condensed tannins
The town and moisture treatment showed no significant
difference in the content of condensed tannins (CT);
however, if there were interactions with genotype and
three-way interactions (Table 2). The effect of cooking
showed significant differences in the interactions, but not
the interaction of cooking with humidity treatment. The race
Jalisco cultivars produced under RC and EHT in Ahome and
Celaya, CT showed content greater than the cultivars of races
Componentes relacionados con la salud en semillas de frijol de plantas crecidas bajo riego y estrés hídrico terminal
de defensa ante condiciones adversas o ataque de insectos
(De Mejía et al., 2003) y que existe un efecto importante del
genotipo (Guzmán-Maldonado et al., 2003).
95
Durango and New Granada (Table 4). In this sense, there
is a reduction in the content of TC by the effect of EHT
increase in contrast materials having low crops Celaya
Cuadro 4. Taninos condensados (g E(+)C/kg, BS) de frijol crudo y cocido producido bajo irrigacion y estrés hídrico terminal.a
Table 4. Condensed tannins (gE(+) C/kg , BS) of raw and cooked beans produced under irrigation and water stress terminal.
Cultivar
Pb Zapata
P Saltillo
FMc
Noura
FM Anita
FJd
Marcela
FJ Bajío
Ae 26
ANf
a
b
Ahome
Riego
Estrés hídrico terminal
Crudo
Cocido
Crudo
Cocido
2.96 ± 0.18 0.43 ± 0.02 3.00 ± 0.25 0.71 ± 0.06
dC
cE
dC
aC
0.44 ± 0.051 0.12 ± 0.03 0.42 ± 0.06 0.13 ± 0.05
eB
dE
eB
eE
14.58 ± 0.64 0.58 ± 0.06 9.91 ± 0.11 0.45 ± 0.04
bA
bE
bC
bF
33.57 ± 0.83 0.75 ± 0.06 32.90 ± 0.03 0.23 ± 0.03
aA
aE
aA
dF
15.41 ± 0.46 0.37 ± 0.09 10.44 ± 0.04 0.31 ± 0.04
bA
cE
bC
cE
5.76 ± 0.66 0.57 ± 0.01 3.91 ± 0.054 0.23 ± 0.071
cC
bF
cD
dG
0.058 ± 0.00 0.00 ±
0.21 ± 0.00 0.11 ± 0.09
gE
0.01eF
fB
eBC
0.08 ± 0.00 0.10 ± 0.02 0.20 ± 0.00 0.14 ± 0.03
fD
dC
fA
eB
Celaya
Riego
Estrés hídrico terminal
Crudo
Cocido
Crudo
Cocido
7.00 ± 0.28 0.44 ± 0.03
8.65 ± 0.15 0.54 ± 0.06
cB
bDE
eA
cD
0.28 ± 0.08 0.17 ± 0.02
1.02 ± 0.05 0.09 ± 0.036
dC
cD
fA
Ff
11.33 ± 0.15 0.81 ± 0.19 14.06 ± 0.88 1.43 ± 0.39
bB
aD
bA
aD
19.02 ± 0.21 1.07 ± 0.23 18.88 ± 0.10 1.82 ± 0.18
aB
aD
aB
aC
11.87 ± 0.51 0.47 ± 0.14 12.32 ± 0.15 1.15 ± 0.13
bB
bE
cB
bD
7.71 ± 0.69 0.48 ± 0.09 10.48 ± 0.19 1.17 ± 0.23
cB
bF
dA
bE
0.31 ± 0.02 0.07 ± 0.00
0.19 ± 0.02 0.14 ± 0.02
dA
dD
gB
eC
0.12 ± 0.02 0.07 ± 0.00
0.11 ± 0.03 0.08 ± 0.02
eBC
dD
hBC
dD
Promedios en la misma columna con letra minúscula (misma columna) o con letra mayúscula(misma fila) similar no son estadísticamente diferentes (p < 0.05, Tukey).
Pinto; c Flor de Mayo; d Flor de Junio; e Azufrado; f Azufrado Noreste.
El contenido de TC mostrados por los cultivares Flor de
Mayo Noura, Flor de Mayo Anita, Flor de Junio Marcela y
Flor de Junio Bajío fueron similares a los reportados por de
Mejía et al. (2003) y dos veces mayor a los reportados por
Reynoso-Camacho et al. (2007) para Flor de Junio Marcela.
Por otro lado, el contenido de TC en Pinto Zapata reportado
por Reynoso-Camacho et al. (2007) fueron similares a los TC
encontrados en el cultivar Pinto Zapata producido bajo RC y
EHT en Ahome y de 3.5 a 4.3 veces menor que el contenido
en Pinto Zapata producido en Celaya bajo los dos tratamientos
de humedad probados en este trabajo, respectivamente. Como
resultado del proceso de cocción, el contenido de TC se redujo
desde 0.00 (tipos Azufrado sembrados en Ahome en RC, hasta
73.7% (Azufrado 26 sembrado en Celaya bajo EHT) (Cuadro
4). La reducción de los TC por efecto del proceso de cocción
fue proporcional al contenido inicial en el frijol crudo.
La reducción observada en los TC sugiere que se hidrolizaron
produciendo en compuestos de galoil que presentan menor
peso molecular (Khanbabaee y van Ree, 2001). Los taninos
a menudo son considerados compuestos indeseables desde
RC. TC are known to increase with different types of stress
as a defense strategy against adverse conditions or insect
attack (De Mejia et al., 2003) and that there is a significant
effect of genotype (Guzmán-Maldonado et al., 2003).
The TC content displayed by Flor de Mayo cultivars
Noura, Flor de Mayo Anita, Flor de Junio Marcela and
Flor de Junio Bajío were similar to those reported by Mejia
et al. (2003) and two times higher than those reported by
Reynoso-Camacho et al. (2007) for Flor de Junio Marcela.
Furthermore, the content of TC in Pinto Zapata reported by
Reynoso-Camacho et al. (2007) TC were similar to those
found in Pinto Zapata cultivar produced under RC and EHT
Ahome and 3.5 to 4.3 times smaller than the content Pinto
Zapata produced in Celaya under both moisture treatments
tested in this work , respectively. As a result of the cooking
process, the TC content decreased from 0.00, Azufrado
types planted in Ahome in RC, to 73.7% (Azufrado 26 sown
in Celaya low EHT) (Table 4). Reducing the effect of the
process TC cooking was proportional to the initial content
in the raw beans.
María Guadalupe Herrera Hernández et al.
96 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
el punto de vista nutricional dado que forman complejos
estables con las proteínas, carbohidratos y enzimas
digestivas que reducen el valor nutricional de los alimentos
(Bakkalbasi et al., 2009). Sin embargo, a pesar de lo anterior,
todos concuerdan que la actividad biológica de los TC sobre
la salud es más importante y por lo tanto se espera que la
población los consuma de las fuentes naturales (Chung
et al., 1998). En varios materiales la reducción de los TC
es mayor al 50% y por lo tanto el efecto biológico se verá
reducido significativamente.
En el resto de los materiales cocidos, a pesar de su bajo
contenido en comparación con otras fuentes de TC, el nivel
de consumo del frijol en México (~12 kg per capita) permite
sugerir que la cantidad consumida de TC puede llegar a tener
un efecto significativo sobre la salud. El contenido de TC en
el frijol cocido fue mucho más bajo que los valores discutidos
(Cuadro 4). Sin embargo, la baja concentración de TC en la
semilla cocida pudo ser el resultado del acomplejamiento
con proteínas o carbohidratos ya discutido, lo cual necesita
evaluarse. Por otro lado, los alimentos y extractos de plantas
que contienen TC son utilizados por la medicina tradicional
de Asia (Japón y China) y África (Bakkalbasi et al., 2009).
Los reportes de Chung et al. (1998) y Spencer (2003) dan una
excelente visión al respecto.
Oligosacáridos
Contrario a los FST y TC, la semilla cruda de frijol de
los cultivares de la raza Jalisco producidos bajo riego y
estrés hídrico terminal, mostró menor concentración de
oligosacáridos (OSC) comparado con la semilla de los
cultivares de las razas Durango y Nueva Granada (Cuadro
5). Por ejemplo, en Ahome, la semilla cruda de los cultivares
Pinto Zapata, Pinto Saltillo, Azufrado 26 y Azufrado Noroeste
mostraron aproximadamente dos veces mayor concentración
de OSC comparado con los cultivares Flor de Mayo y Flor
de Junio, ambos producidos bajo riego y estrés hídrico, con
excepción de Pinto Saltillo producido bajo estrés hídrico.
El contenido de OSC de todos los cultivares en Ahome se
redujo como resultados del tratamiento bajo estrés hídrico
terminal de 25.9% (Azufrado Noroeste) a 63.7% (Pinto
Saltillo). Por el contrario, los OSC en frijol crudo de los
cultivares de las razas Durango y Nueva Granada producidas
bajo ambos tratamientos de humedad en Celaya mostraron
menores diferencias comparados con el contenido de OSC
de los cultivares de la raza Jalisco. La excepción fue el
The observed reduction in the TC suggests producing
hydrolyzed in galloyl compounds having lower molecular
weight (Khanbabaee and van Ree, 2001). The tannins
are often considered undesirable compounds from
the nutritional point of view because they form stable
complexes with proteins, carbohydrates and digestive
enzymes that reduce the nutritional value of food
(Bakkalbasi et al., 2009). However, despite this, all
agree that the biological activity of TC on health is more
important and therefore the population is expected to
consume natural sources (Chung et al., 1998). In various
materials TC reduction is greater than 50% and thus the
biological effect will be reduced significantly.
On the other fired materials, despite their low compared to
other sources of TC, the level of consumption of beans in
Mexico (~ 12 kg per capita) to suggest that the consumed
amount of TC can have one significant effect on health.
The TC content in the cooked beans was much lower
than the values discussed (Table 4). However, the low
concentration of TC in cooked seed could be the result
of complexation with protein or carbohydrate already
discussed which needs to be evaluated. On the other
hand, food and plant extracts containing CT are used
in traditional medicine in Asia (Japan and China) and
Africa (Bakkalbasi et al., 2009). Chung reports et al.
(1998) and Spencer (2003) provide an excellent overview
on the matter.
Oligosaccharides
Contrary to the FST and TC, raw seed bean cultivars
produced with Jalisco race irrigated and terminal water stress
showed lower concentrations of oligosaccharides (OSC)
compared to the seed of the cultivars of races Durango and
New Granada (Table 5). For example, in Ahome, raw seed
cultivars Pinto Zapata, Pinto Saltillo, Azufrado Northwest
and Azufrado 26 showed approximately two-fold higher
concentration compared CSO cultivars Flor de Mayo and
Flor de Junio, both produced under irrigation and water
stress except for Pinto Saltillo produced under water stress.
The content of CSOs all cultivars in Ahome declined as
treatment outcomes under terminal water stress 25.9%
(Azufrado Northwest) to 63.7% (Pinto Saltillo). In contrast,
the OSC in the raw bean cultivars Durango races and New
Granada produced under both treatments showed lower
moisture Celaya differences compared with the content of
Componentes relacionados con la salud en semillas de frijol de plantas crecidas bajo riego y estrés hídrico terminal
contenido de OSC en la semilla cruda de los cultivares de
Pinto Zapata y Pinto Saltillo producidos en Celaya bajo
estrés hídrico los cuales mostraron mayor contenido que los
cultivares de la raza Jalisco (Cuadro 5). Interesantemente,
el estrés hídrico afectó el contenido de OSC incrementando
su nivel en todos los cultivares producidos en Celaya, en
contraste con los resultados observados en Ahome.
97
OSC cultivars Jalisco race. The exception was the content of
CSOs in raw seed cultivars Pinto Pinto Saltillo Zapata and
Celaya produced under water stress which showed higher
content than race Jalisco cultivars (Table 5). Interestingly,
water stress affected the contents of OSC by increasing its
level in all cultivars produced Celaya, in contrast to the
results seen in Ahome.
Cuadro 5. Contenido de oligosacáridos (mg/kg, BS) en frijol común producido bajo riego o estrés hídrico terminal.a
Table 5. Oligosaccharide content (mg/kg, BS) in common bean produced under irrigation or water stress terminal.
Cultivar
Pinto Zapata
Pinto Saltillo
FMb Noura
FM Anita
FJc Marcela
FJ Bajío
Azufrado 26
Azufrado Nd
a
b
Riego
Crudo
18.94 ±
0.22 cA
21.15 ±
0.40 bA
10.95 ±
0.41 fC
13.22 ±
0.53 dA
12.72 ±
0.44 deAB
12.29 ±
0.28 eB
22.41 ±
0.26 aA
22.27 ±
0.21 aA
Ahome
Cocido
19.43 ±
0.69 bA
20.72 ±
0.89 bA
9.44 ±
0.42 fD
10.82 ±
0.19 eB
12.36 ±
0.39 dB
10.44 ±
0.27 eD
17.06 ±
0.47 cB
22.30 ±
0.27 aA
Estrés hídrico
terminal
Crudo Cocido
13.89 ± 9.91 ±
0.68 cC 0.44 cD
7.67 ± 12.18 ±
0.62 deD 0.61 bC
7.43 ±
6.55 ±
0.34 deF 0.72 eF
7.19 ±
4.61 ±
0.24 eD 0.64 fE
7.75 ± 10.38 ±
0.27 dF 0.26 cD
7.03 ±
8.79 ±
0.13 Eh 0.10 dF
14.58 ± 5.78 ±
0.65 bcD 0.18 Eg
16.48 ± 16.39 ±
0.67 aB 0.52 aB
Riego
Crudo
9.31 ±
0.43 bcD
7.87 ±
0.65 fD
8.49 ±
0.17 dE
9.43 ±
0.14 cC
8.05 ±
0.11 efE
8.20 ±
0.19 defG
10.03 ±
0.16 aF
9.85 ±
0.13 bD
Celaya
Estrés hídrico terminal
Cocido
10.11 ±
0.56 cdD
5.57 ±
0.17 fE
10.39 ±
0.19 cC
11.25 ±
0.39 bB
9.96 ±
0.18 dD
9.52 ±
0.18 eE
12.65 ±
0.12 aE
10.02 ±
0.04 dD
Crudo
16.99 ±
0.39 aB
15.33 ±
0.14 cB
16.12 ±
0.22 bA
13.53 ±
0.19 dA
11.32 ±
0.24 fC
11.30 ±
0.21 fC
12.51 ±
0.15 eE
11.32 ±
0.14 fC
Cocido
13.09 ±
0.49 dC
12.83 ±
0.33 dC
14.02 ±
0.35 cB
13.23 ±
0.17 dA
13.15 ±
0.15 efA
15.37 ±
0.49 bA
16.07 ±
0.15 aC
16.02 ±
0.43 abB
Promedios en la misma columna con letra minúscula (misma columna) o con letra mayúscula(misma fila) similar no son estadísticamente diferentes (p< 0.05, Tukey).
Flor de Mayo; c Flor de Junio; dNoreste.
No se observó un patrón claro en el efecto del proceso de
cocción sobre el contenido de OSC. Por ejemplo, en Ahome,
el contenido de OSC se incrementó 2.5% en el cultivar Pinto
Zapata producido bajo riego. Mientras que no se observó
variación en los OSC en la semilla de Azufrado Noreste
producida bajo riego en Ahome. El resto de los cultivares
mostraron una reducción en el contenido de OSC entre 2%
(Pinto Saltillo) y 23.9% (Azufrado 26). Los cultivares de Riego
deAhome cuando son cocidos presentan menos concentración
de OSC, mientras que los del estrés hídrico de Ahome, la
respuesta es variable. Sin embargo, en Celaya los cultivares
producidos bajo riego incrementan los OSC en la cocción y el
estrés hídrico tampoco presenta una respuesta clara.
There was no clear pattern in the effect of cooking
process on the content of CSOs. For example, in Ahome,
CSOs content increased 2.5% in the cultivar Pinto
Zapata produced under irrigation. While there was no
change in the OSC in Azufrado Northeast seed produced
under irrigation in Ahome. The other cultivars showed
reduced OSC content between 2% (Pinto Saltillo)
and 23.9% (Azufrado 26). Irrigation cultivars Ahome
when cooked CSOs have less concentration, whereas
water stress of Ahome, the answer varies. However, in
Celaya cultivars grown under irrigation increased the
OSC in cooking and water stress does not present a clear
answer.
El contenido de OSC detectado en este trabajo por todos
los cultivares fue aproximadamente tres veces menor
comparado con lo reportado por Díaz-Batalla et al. (2006).
The OSC content detected in this work for all cultivars
was approximately three times lower compared with
those reported by Díaz-Batalla et al. (2006). By contrast,
María Guadalupe Herrera Hernández et al.
98 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Por el contrario, el nivel de OSC encontrado en los cultivares
de las razas Durango y Nueva Granada están en el rango
reportado por Muzquiz et al. (1999). Estos resultados son
congruentes con el aparente efecto significativo que el
ambiente y el genotipo tienen sobre los OSC en la semilla
de frijol común (Cuadro 2).
Con base en estos resultados, es necesario estudiar
el efecto de otros factores ambientales tales como la
baja y alta temperatura, junto con el genotipo y sus
interacciones. Por otro lado, los OSC han sido considerados
factores anti nutricionales debido a que son fermentados
anaeróbicamente por los microorganismos del colon
produciendo dióxido de carbono, hidrógeno y metano
que resultan en flatulencias (Muzquiz et al., 1999). Sin
embargo, se ha reportado que los OSC presentan una
actividad prebiótica la cual altera positivamente la flora
bacteriana del colon (Gibson and Roberfroid, 1995; Ricroft
et al., 2001). También se ha sugerido que el papel que
juegan los compuestos fermentables, incluidos los OSC,
tiene que ver con la prevención del cáncer de colon (CruzBravo et al., 2001).
Conclusiones
Sin importar la localidad, el tratamiento de humedad y
el genotipo, la cocción disminuyó significativamente, el
contenido de los compuestos estudiados. Sin embargo los
oligosacáridos en especial en riego en Celaya, presentan
una tendencia a incrementar su contenido. Los tratamientos
de riego evaluados tuvieron en general un efecto positivo
sobre el genotipo incrementando el contenido de fenoles
solubles totales, taninos condensados y oligosacáridos
en la semilla cruda. El cultivar de la raza Nueva Granada,
Azufrado Noroeste mostró el mayor contenido de OGS
tanto en grano crudo como cocido lo cual puede explicar
el sabor dulzón de los cultivares amarillos. Los cultivares
Flor de Mayo Anita y Flor de Junio Marcela, de la raza
Jalisco, presentaron el mayor contenido de FST y TC
tanto en frijol crudo como cocido. Mientras que el cultivar
Pinto Zapata de la raza Durango, fue significativamente
superiore a Pinto Saltillo de la misma raza. Este último
presenta contenidos similares de FST y TC al Azufrado
de la raza Andina.
the level of OSC found cultivars Durango races and New
Granada are in the range reported by Múzquiz et al. (1999).
These results are consistent with the apparent significant
effect that the environment and genotype have on CSOs
in common bean seed (Table 2).
Based on these results, it is necessary to study the effect
of other environmental factors such as low and high
temperature, along with genotype and their interactions.
Furthermore, the CSO has been considered antinutritional
factors because they are anaerobically fermented by
microorganisms in the colon to produce carbon dioxide,
hydrogen and methane which results in flatulence
(Múzquiz et al., 1999). However, it has been reported
that have a prebiotic activity OSC which positively
altered bacterial flora in the colon (Gibson and Roberfroid,
1995; Ricroft et al., 2001). Has also been suggested that
the role of fermentable compounds, including OSC has
to do with the prevention of colon cancer (Cruz-Bravo et
al., 2001).
Conclusions
Regardless of the location, the moisture treatment and
genotype cooking significantly decreased the content
of the compounds studied. However especially
oligosaccharides irrigation Celaya, have a tendency
to increase its content. The irrigation treatments were
generally evaluated a positive effect on the genotype
increasing the content of total soluble phenols, condensed
tannins and crude seed oligosaccharides. The cultivar
of race Nueva Granada, Azufrado Northwest showed
the highest content of OGS both raw and cooked beans
which may explain the sweet taste of yellow cultivars. The
cultivars Flor de Mayo Anita and Flor de Junio Marcela,
Jalisco race had the highest FST and TC content in both
raw and cooked beans. While the cultivar Pinto Zapata,
Durango race was significantly superiore than Pinto
Saltillo of the same race. The latter has similar content of
FST and TC as Azufrado, Andean breed.
End of the English version
Componentes relacionados con la salud en semillas de frijol de plantas crecidas bajo riego y estrés hídrico terminal
Agradecimientos
A la Fundación Produce Guanajuato por el apoyo financiero
para realizar la investigación a través del proyecto:
Desarrollo de variedades mejoradas de frijol para el estado
de Guanajuato. Folio 317/04.
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Análisis de cuatro variables del período de lluvias
asociadas al cultivo maíz de temporal*
Analysis of four variables associated with
rainy seasonal in maize cultivation
Mauro Íñiguez-Covarrubias1, Waldo Ojeda-Bustamante1§, Carlos Díaz-Delgado2 y Ernesto Sifuentes-Ibarra3
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac 8532, Col. Progreso, Jiutepec Morelos, México, C. P. 62550. Fax (777) 319 4220. ([email protected]
com), ([email protected]). 2Centro interamericano de Recursos del Agua, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de México, Estado de México,
México ([email protected]). 3INIFAP-CIRNO- Campo Experimental Valle del Fuerte, Juan José Ríos, Guasave, Sinaloa. §Autor para correspondencia: [email protected]
tlaloc.imta.mx.
1
Resumen
Abstract
Caracterizar y conocer las variables: inicio, duración,
terminación de la estación lluviosa y la cantidad de
precipitación con fines de precisar su magnitud y relacionarlas
con la agricultura bajo condiciones de temporal, es y ha
sido una preocupación importante para los agricultores y
estudiosos de las ciencias agrícolas. En la región centro norte
de México este problema se acentúa por la alta variabilidad
de la estación lluviosa y la gran dependencia climática de
la agricultura de temporal. La metodología indicada recrea
cuatro variables climáticas de la estación lluviosa, analizadas
por métodos reconocidos, y con base en un análisis
probabilístico se asocian a la agricultura del cultivo del maíz
de temporal. El estudio fue realizado para la región ubicada
en el sur del estado de Zacatecas, México, sobre la estación
climatológica Tlaltenango. Se estimó el inicio de la estación
lluviosa el 6 de junio y la terminación el 25 de septiembre,
duración de 110 días, la relación de variables indica un sitio
potencialmente apto para maíces con esa duración, cuyos
requerimientos hídricos determinados con la metodología de
grados días desarrollo es de 372 mm para todo el ciclo, cuya
lámina bruta de 477 mm y una precipitación efectiva 78%
se garantizan con una probabilidad de ocurrencia 78.5%,
la zona cuenta con al menos 80 días insertos en el periodo
Characterize and understand the variables: onset,
duration, termination of the rainy season and the amount
of precipitation late clarify its magnitude and relate to
agriculture under rainfed conditions, is and has been a
major concern for farmers and students of the agricultural
sciences. In the north central region of Mexico this
problem is accentuated by the high variability of the rainy
season and heavy reliance on climate-fed agriculture. The
methodology outlined four variables recreates weather
of the rainy season, analyzed by recognized methods,
and based on a probabilistic analysis associated with
agriculture rainfed maize. The study was conducted for
the region located in the southern state of Zacatecas,
Mexico, on Tlaltenango weather station. It was considered
the beginning of the rainy season on June 6 and ending
September 25, duration of 110 days, the relationship of
variables indicates a potentially suitable site for maize with
that duration , whose water requirements methodology
determined degree days development is 372 mm for the
whole cycle, whose gross depth of 477 mm and an effective
precipitation 78% guaranteed with a 78.5% probability of
occurrence, the area has at least 80 days embedded in the
rainy season with probability 98%. We conclude that for
* Recibido: abril de 2013
Aceptado: noviembre de 2013
102 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Mauro Íñiguez-Covarrubias et al.
de lluvias con probabilidad 98%. Se concluye que para fines
prácticos, en promedio cuarto de cada cinco años tendrán la
cantidad de lluvia garantizada, se recomienda la utilización de
esta metodología como herramienta en la toma de decisiones
para técnicos y productores agrícolas de la región.
practical purposes, an average quarter in five years will
guarantee the amount of rain; we recommend the use of this
methodology as a tool in decision making for technicians
and farmers from the region.
Palabras clave: agricultura de temporal, estación lluviosa,
parámetros de lluvia.
Introducción
México es un país tradicionalmente agrícola que cuenta
potencialmente con 30 millones de hectáreas con vocación
agrícola, que constituye 15% de su superficie total (INEGI,
2009). Anualmente se cultivan en promedio, cerca de 20
millones de hectáreas que representa un promedio de 70%
de la superficie agrícola potencial, con un rango de variación
anual de 60% a 85% de dicha superficie. La mayor parte
de la agricultura se practica bajo condiciones de temporal,
totalizando 75% la superficie anualmente establecida.
Siendo la siembra de maíz el principal cultivo en donde cerca
de 85% de la superficie de labor se produce mayoritariamente
bajo condiciones de temporal. A pesar de ser un país maicero,
México enfrenta un grave problema de autosuficiencia de
maíz, importando anualmente de 3 a 7 millones de toneladas
de las 20 a 26 millones que consume (periodo 1995-2003). Los
rendimientos de maíz son bajos con respecto a los potenciales,
el rendimiento promedio nacional para riego es 5.2 t ha−1 y 2 t
ha−1 para temporal (Muñoz y Hernández, 2004). Esto muestra
las diferencias tecnológicas, edáficas y climáticas de las zonas
maiceras de México, siendo el maíz un cultivo muy sensible
al estrés hídrico más que otras gramíneas como trigo o sorgo.
La agricultura representa una actividad esencial para el
desarrollo del país y la seguridad alimentaria, por ello, es de
interés nacional caracterizar su riesgo frente a la variabilidad
climática con el propósito de contar con instrumentos
cuantitativos de apoyo para definir políticas públicas que
identifiquen las regiones agrícolas de alta vulnerabilidad
climática. La estimación espacial y temporal de los recursos
hídricos disponibles de una región agrícola es la base para
una planificación sustentable. La necesidad de estudiar la
variabilidad climática, en particular de la lluvia, es crucial
en las ciencias agrícolas. Como lo comentó Rolando García
sobre la variabilidad del clima: "lo único constante del clima
es su variabilidad" (Garduño, 2004).
Key words: seasonal agriculture, rainy season, rain
parameters.
Introduction
Mexico is a traditionally agricultural country that reckons 30
million hectares suitable for agriculture, which constitutes
15% of its total area (INEGI, 2009). Grown annually on
average, about 20 million hectares which represents an
average of 70% of the potential agricultural area, with a
range of annual variation of 60% to 85% of that area. Most
agriculture is practiced under rainfed conditions, totaling
75% annually established surface.
As maize planting the main crop where about 85% of the
area of work is mainly produced under rainfed conditions.
Despite being a maize-country, Mexico faces a serious
problem of self-reliance of maize, imported annually from
3 to 7 million tons of 20-26000000 consuming (period 19952003). Maize yields are low relative to potential; the national
average for irrigation is 5.2 t ha-1 and 2 t ha-1 for rainfed
(Muñoz and Hernández, 2004). This shows the technological
differences, soil and climate of the maize growing areas of
Mexico, maize cultivation being very sensitive to water
stress than other grasses such as wheat or sorghum.
Agriculture is an essential activity for the country's
development and food security, therefore, is of national
interest to characterize its exposure to climate variability
in order to have quantitative tools to support public
policies that define identify agricultural regions high
climate vulnerability. The spatial and temporal estimation
of available water resources in an agricultural region
is the basis for sustainable planning. The need to study
climate variability, particularly rainfall is crucial
in agricultural sciences. As said by Rolando Garcia
on climate variability, “the only constant is climate
variability” (Garduño, 2004).
Climate vulnerability characterizes seasonal agriculture
demand knowledge of the variables of the rainy season. Most
of the country has a well-defined rainy season, especially in
Análisis de cuatro variables del período de lluvias asociadas al cultivo maíz de temporal
Caracterizar la vulnerabilidad climática de la agricultura de
temporal demanda el conocimiento de las variables de la
estación lluviosa. La mayor parte del país presenta una estación
lluviosa bien definida, principalmente en verano, concentrada
de mayo a octubre (García, 2003). En efecto, Mosiño y García
(1974) reportaron que 70% de la precipitación en México
se presenta de mayo a octubre. Por el carácter estacional
y variabilidad de la precipitación en las principales zonas
maiceras bajo agricultura de temporal, la fechas de inicio y
término de la temporada de lluvia son de gran importancia para
hacer coincidir el ciclo del cultivo con el mejor periodo de lluvias
para alcanzar el mayor potencial productivo (Ati et al., 2002).
El análisis de criterios para definir la estación lluviosa a partir
de datos de precipitación ha sido objeto de diversos estudios
(Benoit, 1977; Sivakumar, 1988; Oladipo and Kyari, 1993;
Bello, 1996; Ati et al., 2002) y donde algunos de éstos han
sido reportados por García y Cruz (2008) y por ArteagaRamírez et al. (2006) para las condiciones de México.
Existen dos grandes criterios para definir el inicio y fin de
la temporada de lluvias. El primero se basa en el balance
diario de humedad del suelo usando algoritmos similares
para la calendarización del riego y así definir el impacto
de la distribución de la lluvia en la humedad del suelo que
permitan generar condiciones favorables para el desarrollo
de los cultivos bajo diferentes inicios del periodo de lluvia.
El segundo enfoque se fundamenta en el uso de indicadores
climáticos relacionados principalmente con la lluvia
acumulada observada de uno o más días (Ojeda, et al., 2012;
Arteaga-Ramírez et al., 2006; García y Cruz, 2008). En este
segundo grupo se encuentran los indicadores pluviométricos
que son los más usados para definir el periodo de lluvias, los
cuales consideran un umbral de lluvia acumulada, que deberá
ser igual o superior a dicho umbral en un periodo de días
preestablecido. Para robustecer los indicadores de lluvia, se
han propuesto indicadores climáticos más complejos como la
adición de la evapotranspiración de referencia (ETo) a la lluvia
requerida. Para eliminar inicios erróneos en los indicadores
de lluvia, usualmente se agregan condicionantes como la no
existencia de un periodo consecutivo de días secos después
del inicio del periodo de lluvias detectado (Raes et al., 2004).
La longitud del periodo de secano o la temporada de lluvia
presenta alta variabilidad y es calculada por la diferencia en
días del inicio a la finalización de la época de lluvias.
Dado que la única fuente de agua para el cultivo del maíz
de temporal es la precipitación, es necesario evaluar si las
aportaciones de lluvia satisfacen los requerimientos hídricos
103
summer, concentrated from May to October (García, 2003).
Indeed, Mosino and García (1974) reported that 70% of
the rainfall in Mexico occurs from May to October. By the
seasonality and variability of precipitation in major maize
growing areas under rainfed agriculture, the start and end of
the rainy season are very important to match the crop cycle
with the best rainy season to reach the greater productive
potential (Ati et al. , 2002).
Analysis of criteria for defining the rainy season from
precipitation data has been the subject of several studies
(Benoit, 1977; Sivakumar, 1988; Oladipo and Kyari, 1993;
Bello, 1996; Ati et al., 2002) and where some of these have
been reported by García and Cruz (2008) and ArteagaRamírez et al. (2006) for the conditions of Mexico.
There are two main criteria to define the start and end of
the rainy season. The first is based on the daily balance
of soil moisture using similar algorithms for irrigation
scheduling and define the impact of rainfall distribution
in soil moisture that can generate favorable conditions
for crop development under different beginnings rain
period.
The second approach is based on the use of climate indicators
mainly related to the observed cumulative rainfall of one
or more days (Ojeda et al., 2012; Arteaga-Ramírez et
al., 2006); García and Cruz, 2008; . In this second group
rainfall is an indicator most commonly used to define the
rainy season, which consider cumulative rainfall threshold,
which must be equal to or greater than this threshold over
a period of days prescribed. To strengthen the rain gauges,
climatic indicators have been proposed more complex as
adding reference evapotranspiration (ETo) to rain required.
To eliminate erroneous early indicators of rain, usually
constraints are added as the absence of consecutive dry
days after the onset of the rainy detected (Raes et al., 2004).
The length of the dry period and the rainy season has high
variability and is calculated by the difference in days from
inception to completion of the rainy season.
Since the only source of water for rainfed maize is the
precipitation, it is necessary to assess the contributions
of rain meeting the crop water requirements. To estimate
rainfall used the concept of effective rainfall (Pe) according
to the recommendations by Dastane (FAO, 1978). A first
equation is recommended in Bulletin No. 25, with the U.S.
Bureau of Reclamation method Method (Dastane, 1978)
and can be applied to arid and semiarid areas, and a second
equation Pe= K1P + K2, where P is the observed precipitation
104 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Mauro Íñiguez-Covarrubias et al.
del cultivo. Para estimar la lluvia se usó el concepto de lluvia
efectiva (Pe) de acuerdo a lo recomendado por Dastane (FAO,
1978). Una primera ecuación es la recomendada en el boletín
No. 25, con el método U.S. Bureau of Reclamation Method
(Dastane, 1978) y puede ser aplicada para zonas áridas y
semiáridas, y una segunda ecuación Pe= K1P+K2, donde
P es la precipitación observada y K1 y K2 con coeficientes
que dependen de la magnitud de la lluvia y es la usada
por el programa computacional CropWat (Smith, 1992),
recomendada por Ojeda et al. (2008). Cabe señalar que en
este trabajo no se consideran las prácticas agrícolas de cosecha
de lluvia que pueda hacer el productor, como aporte para la
conservación o concentración de la humedad del suelo.
and coefficients K1 and K2 that depend on the magnitude
of the rain and is used by the computer program CropWat
(Smith, 1992), recommended by Ojeda et al. (2008). Note
that in this work are not considered agricultural practices
rainwater harvesting that can make the producer, as a
contribution to the conservation or concentration of the
soil moisture.
Los requerimientos hídricos de los cultivos varían, temporal
y espacialmente en función de las condiciones ambientales,
del manejo de la tierra y cultivo, así como de la fase de
crecimiento y de la variedad del cultivo, por lo que su cálculo
debe ser local (Doorenbos y Pruitt, 1977). En las guías del
cultivo del maíz de temporal se incluyen sugerencias para
la preparación del terreno, variedades, época de siembra,
método y densidad de siembra, fertilización, labores de
cultivo, plagas, enfermedades y cosecha (Luna y Gutiérrez,
2003 y Luna-Flores, 2008); sin embargo, estas guías no
analizan localmente la probabilidad de cumplir las demandas
hídricas del cultivo en función de la época de siembra.
Por otro lado, la incorporación del concepto de grados
días desarrollo para describir los parámetros asociados a
las necesidades hídricas del cultivo ha sido aplicado en
varios estudios (Ojeda-Bustamante, et al, 2006). Estas
investigaciones concluyen que el concepto de grados día
desarrollo (ºD) es una potente herramienta para predecir la
fenología y desarrollo de los cultivos, con resultados más
adecuados al compararlo con otras alternativas como días
después de siembra o porcentaje de desarrollo fenológico.
El concepto ºD integra en forma indirecta, a través de la
temperatura, la energía calorífica acumulada en las diferentes
etapas de desarrollo fenológico de los cultivos. En efecto,
con este método es posible expresar el coeficiente de cultivo
en función de los días grado acumulado de acuerdo con las
ecuaciones propuestas por Ojeda-Bustamante et al. (2006). Por
lo anterior, el presente trabajo propone el empleo del concepto
grados día desarrollo en estudios de agricultura de temporal.
Por otro lado, un falso inicio, o terminación, de la
temporada de lluvias tiene impactos económicos para el
productor por la inversión realizada y disipada, así como los
recursos necesarios para restablecer el cultivo siniestrado.
Water requirements of crops vary temporally and spatially
depending on environmental conditions, handling and crop
land as well as the growth phase and the variety of the crop,
so that the calculation should be local (Doorenbos and
Pruitt, 1977). Guides in rainfed maize cultivation include
suggestions for site preparation, varieties, planting date,
method and planting density, fertilization, tillage, pest, and
crop diseases (Luna and Gutiérrez, 2003 and Luna-Flores,
2008); however, these guidelines do not analyze locally the
probability of meeting the crop water demands based on the
planting season.
On the other hand, the incorporation of the concept of degree
day’s development to describe the parameters associated
with the crop water requirements has been applied in
several studies (Ojeda - Bustamante et al., 2006). These
investigations concluded that the development concept of
degree days (°D) is a powerful tool to predict phenology and
crop development, with adequate results when compared
to alternatives such as days after planting or percentage of
phenological development. º D concept integrates indirectly,
through the temperature, heat energy accumulated in the
different stages of crop phenological development. In
effect, this method can express the crop coefficient based
on cumulative degree according to the equations proposed
by Ojeda-Bustamante et al. (2006). Therefore, this paper
proposes the use of the concept development studies degree
days’ rainfed.
On the other hand, a false start, or termination of the
rainy season has economic impacts to the producer on the
investment made and dissipated, and the resources needed
to restore the damaged crop. Precisely because the need
to characterize the rainy season, the aim of this work is
to associate probabilistic criteria under the four variables
of the rainy season: start, end, duration, and amount of
precipitation while associating with maize agriculture
under rainfed conditions, reducing among others, failure
events, to estimate the probability of meeting the water
demand as a function of the four variables associated with
the rainy season.
Análisis de cuatro variables del período de lluvias asociadas al cultivo maíz de temporal
Precisamente, ante la necesidad de caracterizar la temporada
de lluvias, el objetivo del trabajo es asociar bajo criterios
probabilísticos las cuatro variables de la estación lluviosa:
inicio, terminación, duración, y la cantidad de precipitación
y al mismo tiempo asociarlas con la agricultura del maíz
bajo condiciones de temporal, reduciendo entre otras, los
eventos de fracaso, al estimar la probabilidad de satisfacer
la demanda hídrica como función de las cuatro variables
asociadas a la estación lluviosa.
Materiales y métodos
El área de estudio está localizada en el sur del estado de
Zacatecas, en la localidad de Tlaltenango de Sánchez Román
Zacatecas, México, Figura 1. Ésta zona de cultivo queda
representada por la información de la estación climatológica
Tlaltenango con clave 032057, latitud: 21.774° latitud norte
y 103.309° longitud oeste, cuyos datos fueron extraídos
de la base de datos actualizados al 2010 del Servicio
Meteorológico Nacional (SMN) (Conagua, 2012). La
estación se localiza en la cuenca del río Santiago y la región
constituye uno de los sistemas hidrológicos más importantes
del estado de Zacatecas, México.
La cuenca se ubica en una zona semiárida donde se cultivan
bajo temporal los cultivos de frijol, maíz grano, maíz forrajero,
y avena forrajera, entre otros. La temporada de lluvias se
concentra en las estaciones del verano-otoño, con primaveras
e inviernos muy secos. Un periodo corto de lluvias puede
presentarse en invierno el cual está asociado con los frentes fríos
que se forman en esta época. Los rendimientos de maíz grano
bajo temporal son bajos debido a la deficiente precipitación,
suelos poco profundos, siembra de variedades tardías, siembras
fuera de época optima, bajas densidades de población, limitada
fertilización y ausencia de prácticas de conservación y
captación de agua de lluvia (Luna y Gutiérrez, 2000).
Se analizó el periodo de datos disponible, seleccionándose
los años con información diaria completa de precipitación,
temperatura máxima, mínima y media. Para el caso de
estudio, se documentó el periodo 1964-2010 de la estación
base 32057 Tlaltenango, Zacatecas donde se cuenta con
información completa de 42 años. Con esta información
en el Cuadro 1 se resume la estimación de precipitación
media: mensual y anual. Se destaca el valor de 713.7 mm
como precipitación media anual, y una precipitación media
diaria de 1.96 mm.
105
Materials and methods
The study area is located in the southern State of Zacatecas,
in the town of Tlaltenango de Sánchez Román Zacatecas,
Mexico, Figure 1. This growing area is represented by the
information of the weather station Tlaltenango with 032
057 key, latitude: 21° 774 latitude and 103 309° longitude,
whose data were extracted from the database updated to
2010 the National Weather Service (NWS) (CONAGUA,
2012). The station is located in the James River basin and
the region is one of the major river systems of the state of
Zacatecas, Mexico.
Tlaltenango,
Zacatecas
Figura 1. Zona semiárida estado de Zacatecas.
Figure 1. Semiarid area of the State of Zacatecas.
The basin is located in a semiarid region where they are
grown under rainfed crops of beans, maize grain, maize
silage, and forage oats, among others. The rainy season
is concentrated in the summer and fall seasons, with
very dry springs and winters. A short period can occur in
winter rainfall which is associated with cold fronts that
form at this time. Maize yields under rainfed grain are low
due to poor rainfall, shallow soils, planting late
varieties, planting outside optimal time, low population
densities, limited fertilization and lack of conservation
practices and rainwater catchment (Luna and Gutiérrez,
2000).
We analyzed the data period available, selecting the
years offering complete daily precipitation, maximum
temperature, minimum and mean. For the case study,
documented the period 1964-2010 of 3 2057 base stations
Tlaltenango, Zacatecas where complete information is 42.
With this information in Table 1 summarizes the estimated
average precipitation: monthly and yearly. It highlights the
value of 713.7 mm average annual rainfall and average daily
rainfall 1.96 mm.
Mauro Íñiguez-Covarrubias et al.
106 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Cuadro 1. Precipitación media y efectiva mensual estación 32057, Tlaltenango, Zacatecas.
Table 1. Average and effective monthly precipitation station 32 057, Tlaltenango, Zacatecas.
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
Total
Lluvia mensual
(mm)
19.5
9.3
3.2
9.5
19.0
125.5
194.1
153.4
112.4
42.7
10.8
14.3
713.7
Lluvia efectiva periodo lluvioso
Porcentaje (%)
2.7
1.3
0.4
1.3
2.7
17.6
27.2
21.5
15.8
6.0
1.5
2.0
100.0
La determinación de la lluvia efectiva fue determinada por
el método US. Bureau of Reclamation Method (Dastane,
1978) con base en la lluvia media mensual. En el Cuadro
1 se presenta la lluvia efectiva estimada a partir de la
precipitación media mensual. Para el total de los cuatro
meses lluviosos de junio a septiembre, la relación de la lluvia
acumulada en relación a la precipitación efectiva es de 78%
tal como se presenta en el (Cuadro 1).
Para la determinación de las demandas hídricas de
los cultivos se utilizó el método propuesto por OjedaBustamante et al. (2006) basado en el concepto de grados
días desarrollo (GDD) para el cultivo de maíz. Con fines
ilustrativos del método se analiza en el Cuadro 2 tres fechas
de siembra del maíz registradas en la región de estudio con
diferente duración del ciclo fenológico: 112, 122 y 142 días,
en donde T es la temperatura media mensual. Ésta diferencia
en la duración del ciclo se asocia a las necesidades hídricas, al
rendimiento potencial del maíz y a la probabilidad de cumplir
con las necesidades hídricas por las aportaciones de la lluvia
para el periodo típico de siembra en la zona de estudio.
Ante la falta de una serie histórica larga de la evapotranspiración
de referencia del sitio de estudio, la determinación de los
requerimientos hídricos está basada en el concepto de grados
día desarrollo (ºD) de acuerdo a los resultados de Ojeda y
Sifuentes (1999) usando datos experimentales de OjedaBustamante et al. (2006). La columna 3 es la temperatura
media menos la temperatura base (10 oC), la columna 4 los
días del mes, la columna 5 son los DGD /mes (columna 3 por
columna 4), la columna 7, 9, 10 son GDC/mes, en la fila 14 se
(mm)
Efectiva (mm)
125.5
194.1
153.4
112.4
107.9
120.6
120.6
107.9
585.4
457.0
Determining the effective rain was determined by the method
of U.S. Bureau of Reclamation Method (Dastane, 1978)
based on mean monthly rainfall. Table 1 shows the estimated
effective rainfall from the average monthly rainfall. For the
total of the four rainy months from June to September, the
ratio of the accumulated rainfall in relation to the effective
precipitation is 78% as presented in (Table 1).
For the determination of crop water demands used the
method proposed by Ojeda-Bustamante et al. (2006) based
on the concept of degree days (GDD) for the cultivation of
maize. For illustration of the method is analyzed in Table
February 3 maize planting dates recorded in the study
region with different phenological cycle length: 112, 122
and 142 days, where T is the mean monthly temperature.
This difference in cycle length is associated with the water
needs, the maize yield potential and the likelihood of meeting
the water needs of the contributions of the rain for planting
typical period in the study area.
In the absence of a historical series long reference
evapotranspiration of the study site, the determination of
water requirements is based on the concept of degree day
development (°D) according to the results of Ojeda and
Sifuentes (1999) using data experimental Ojeda-Bustamante
et al. (2006). Column 3 is the average temperature minus the
base temperature (10 °C), column 4 the days of the month,
column 5 are the DGD/month (column 3, column 4 ), column
7 , 9, 10 are GDC/month, in line 14 shows the irrigation
requirements for three different durations. The requirement
for rainfed maize with durations of 112, 122 and 142 days
Análisis de cuatro variables del período de lluvias asociadas al cultivo maíz de temporal
muestran los requerimientos de riego para las tres diferentes
duraciones. El requerimiento necesario para el cultivo del
maíz de temporal con duraciones de 112, 122 y 142 días
es de 375 mm, 413.9 mm y 440.0 mm, respectivamente
usando un coeficiente= 0.31 mm/ oD estimado por OjedaBustamante et al. (2006). Se propone un coeficiente igual
0.31 mm/ oD, ya que las condiciones para Sinaloa el cultivo
del maíz fue para el ciclo Otoño Invierno, con temperatura
media mensual para el periodo de Diciembre-Abril es
de 22 °C (Inifap, Sinaloa, 2005) y las condiciones para
Tlaltenango, la temperatura media mensual para el periodo
junio-septiembre es de 21 °C en el ciclo primavera-verano
(Inifap, Zacatecas 2004). La metodología mostrada para
estimar las demandas hídricas del maíz es más robusta si
se cuenta con información meteorológica para evaluar con
buena precisión las demandas hídricas diarias de los cultivos.
107
is 375 mm, 413.9 mm and 440.0 mm, respectively, using a
coefficient= 0.31 mm/oD estimated by Ojeda-Bustamante
et al. (2006). It proposes a coefficient of 0.31 mm/oD, since
the conditions for Sinaloa maize cultivation was for the
Autumn-Winter cycle, with monthly average temperature
for the period from December to April is 22 °C (INIFAP,
Sinaloa, 2005) and conditions for Tlaltenango, the average
monthly temperature for the period from June to September
is 21 °C in the spring-summer (INIFAP, Zacatecas 2004).
The methodology shown to estimate water demand is more
robust maize if weather data are available to assess with
reasonable accuracy the daily water demand of crops.
In a first step for determining the rainy season is considered
the technique of the cumulative sums of the disturbances,
i.e. the difference of daily rainfall over the daily average for
Cuadro 2. Determinación de los requerimientos hídricos con concepto de grados día.
Table 2. Determining water requirements with degree-day concept.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Mes
T, media
(1)
(2)
Enero
13.3
Febrero
14.8
Marzo
16.8
Abril
19.3
Mayo
21.8
Junio
22.3
Julio
20.8
Agosto
20.5
Septiembre
20.2
Octubre
18.4
Noviembre
15.9
Diciembre
14.2
DGC/ciclo
Duración ciclo (días)
Requerimientos (mm)/ciclo
DGC días
(3) (4)
3.3
31
4.8
28
6.8
31
9.3
30
11.8 31
12.3 30
10.8 31
10.5 31
10.2 30
8.4
31
5.9
30
4.2
31
Inicio del ciclo vegetativo
10-junio
01-junio
20-mayo
DGD /mes días DGD /mes días DGD /mes días DGD /mes
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
102.3
134.4
210.8
279.0
365.8
10
118.0
369.0
20
246.0
30
369.0
30
369.0
334.8
31
334.8
31
334.8
31
334.8
325.5
31
325.5
31
325.5
31
325.5
306.0
30
306.0
30
306.0
30
306.0
260.4
10
84.0
177.0
130.2
2995.2
1212.3
1335.3
1419.3
112
122
142
375.8
413.9
440.0
En una primera etapa para la determinación de la época de
lluvias se consideró la técnica de las sumas acumuladas de
las perturbaciones; es decir, la diferencia de las lluvias diarias
con respecto al promedio diario anual, para la determinación
promedio de inicio, duración y terminación de la época de
lluvias. Cabe señalar que García y Cruz (2008) recomiendan
usar promedios móviles de 15 días como técnica de suavización
de las sumas acumuladas, criterio que utilizaron para el estudio
de la región noroeste de México. En consecuencia, con la
información climática del periodo 1964-2010 para la estación
base 32057 Tlaltenango, Zacatecas, se ordenaron en columna
the average determination of onset, duration and termination of
the rainy season. It should be noted that García and Cruz (2008)
recommend using 15-day moving averages and smoothing
technique cumulative sums, criteria used for the study of the
northwestern region of Mexico. Consequently , with climate
information for the period 1964-2010 for the base station 32057
Tlaltenango, Zacatecas, ordered column 01-365 day for each
year was determined thereupon the daily average of 365 days
and applied the method of shocks. The results are shown in
Figure 2 where the ordinate represents the Julian 365 days and
the abscissa the absolute value of the daily rain mm.
Mauro Íñiguez-Covarrubias et al.
108 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Con la información del Cuadro 3, se procedió a la
construcción de modelos probabilísticos para las variables
del periodo lluvioso: a) precipitación acumulada; b) inicio;
c) terminación; y d) duración. Cabe señalar que la función de
densidad de probabilidad sugerida para este tipo de variables
corresponde al modelo de la función normal, dado que se
trata de la suma de valores en los casos de precipitación
acumulada y duración del periodo.
Con respecto al modelo aplicable para la distribución de
las variables inicio y terminación del periodo lluvioso, bien
podría utilizarse una función de densidad de probabilidad
Beta; sin embargo, dado que los límites de dichas
variables no están definidas con exactitud, ni pueden
definirse arbitrariamente, el modelo de la función Normal
también resulta aplicable dadas las bajas frecuencias
que representarían las fechas poco probables y la gran
concentración con respecto a su valor central, es decir la
media de la fecha de inicio y final respectivamente. Estas
condiciones están soportadas por el comportamiento de
las causas meteorológicas de las cuales dependen tanto la
precipitación como la temperatura, es decir estas variables
son el resultado de la concurrencia de la suma de muchos
efectos independientes tal como lo señala Chow et al. (1994).
10
8
6
4
341
321
301
281
261
241
221
201
181
161
141
121
101
81
61
0
-2
41
2
1
21
El segundo método utilizado para la determinación de
las variables de inicio, duración y terminación de la época
de lluvias por año de la muestra del experimento fue
recomendado por (Ojeda, et al, 2012) en un estudio de riesgo
a la sequía para la república mexicana. El inicio de la estación
se define cuando la lluvia acumulada en 4 días consecutivos es
mayor de 20 mm y la terminación cuando la lluvia acumulada
después de 15 días consecutivos es menor 20 mm, en este
trabajo se abreviará como método ID4F15 (inicio días 04
final 15). Como resultado del punto anterior se obtiene inicio,
duración y fin de la época de lluvias, así como la lluvia en el
período resultante por año de la muestra. Este procedimiento
se llevó a cabo para cada uno de los años considerados del
periodo 1964-2010 para la estación Tlaltenango, Zacatecas.
Los resultados se muestran en el Cuadro 3 y contiene el día y
mes de inicio, el día y mes de la terminación, la duración del
periodo lluvioso en días, la precipitación total en el año y la
correspondiente al periodo de temporal.
Promedios móviles para 15 días
12
mm de lluvia-día
del día 01 a 365 para cada año, acto seguido se determinó
la media diaria de los 365 días y se aplicó el método de las
perturbaciones. Los resultados se muestran en la Figura 2,
donde las ordenadas representan los 365 días del año juliano
y las abscisas el valor absoluto de la lluvia diaria en mm.
-4
-6
Día Juliano
Media anual-Estación 6622 Tlaltenango, Zac.
Figura 2. Método de las perturbaciones.
Figure 2. Method of disturbances.
The second method used to determine the variables of
onset, duration and termination of the rainy season per
year of the sample in the experiment was recommended
by Ojeda et al. (2012) in a study of drought risk for
the republic Mexican. The start of the season is set
when the accumulated rainfall in 4 consecutive days is
greater than 20 mm and ending when the accumulated
rainfall after 15 consecutive days is less than 20 mm, this
work will be abbreviated as ID4F15 method (start end
04 days 15). As a result of the previous point is obtained
beginning, duration and end of the rainy season and rainfall
in the period a year resulting sample. This procedure was
carried out for each of the years considered the period
1964-2010 for the season Tlaltenango, Zacatecas. The
results are shown in Table 3 and contain the day and
month, day and month of termination, the duration of the
rainy period in days, total rainfall in the year and for the
period of time.
With the information in Table 3, we proceeded to build
probabilistic models rainy variables: a) accumulated
precipitation; b) home; c) termination; and d) duration.
Note that the probability density function suggested for
these variables corresponds to the normal function model,
since it is the sum of values in cases of cumulative rainfall
and period duration.
With respect to the model for the distribution of the start
and finish variables rainy period, it could use a probability
density function Beta; however, since the limits of these
variables are not precisely defined, nor can be set arbitrarily,
the Normal function model is also applicable given the
low frequencies that represent dates and unlikely high
concentration with respect to its central value, i.e. the mean
Análisis de cuatro variables del período de lluvias asociadas al cultivo maíz de temporal
109
Cuadro 3. Periodo de lluvias determinados por el método ID4F15.
Table 3. Rainy season determined by the ID4F15 method.
Año
(1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
(2)
1962
1963
1966
1967
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2006
2007
2009
2010
Periodo del Temporal de lluvias
Inicio
Final
Día
Mes
Día
Mes
(3)
(4)
(5)
(6)
13
Junio
20
Octubre
7
Junio
28
Septiembre
10
Junio
18
Octubre
13
Junio
17
Octubre
21
Junio
3
Octubre
18
Junio
3
Octubre
9
Mayo
19
Octubre
27
Junio
26
Septiembre
30
Junio
30
Septiembre
10
Junio
30
Septiembre
11
Junio
16
Septiembre
11
Junio
8
Octubre
2
Junio
11
Octubre
20
Junio
30
Octubre
2
Junio
15
Septiembre
5
Junio
30
Septiembre
7
Junio
9
Octubre
1
Junio
15
Septiembre
14
Junio
10
Octubre
11
Junio
2
Octubre
7
Junio
1
Octubre
1
Junio
31
Septiembre
13
Junio
5
Septiembre
25
Junio
23
Septiembre
6
Junio
19
Septiembre
9
Junio
10
Octubre
25
Junio
28
Octubre
15
Junio
14
Octubre
2
Junio
13
Octubre
31
Mayo
26
Septiembre
22
Mayo
7
Octubre
22
Mayo
13
Octubre
6
Junio
13
Octubre
19
Mayo
11
Octubre
22
Mayo
9
Octubre
11
Mayo
4
Octubre
29
Mayo
13
Octubre
24
Mayo
10
Octubre
26
Mayo
16
Octubre
9
Junio
6
Octubre
10
Junio
8
Octubre
13
Junio
28
Septiembre
El análisis estadístico consiste entonces en estimar, a partir
de la información disponible (Cuadro 4) los diferentes
parámetros que definirán los modelos de la función de
distribución Normal para cada una de las variables en cuestión,
es decir obtener los diferentes valores de la media y la varianza
Duración del periodo
(Días)
(7)
130
113
131
127
105
108
133
122
92
112
97
124
132
133
105
117
125
106
119
114
117
122
84
90
105
124
126
122
134
118
139
145
130
148
141
147
138
144
151
120
121
108
Lluvia
(mm)
Anual
periodo
(8)
(9)
769.5
741.0
1256.6
1130.5
926.1
808.8
1076.3
954.8
646.0
578.0
757.2
661.0
998.3
920.3
593.2
534.2
668.9
608.9
624.2
574.2
652.6
598.6
637.8
524.3
880.7
833.2
678.3
635.5
664.9
535.8
857.5
658.7
1085.5
781.3
643.5
423.9
766.6
614.8
477.0
371.0
401.0
261.0
559.3
417.8
427.0
396.5
352.0
253.0
769.8
602.5
777.2
716.2
852.0
545.3
709.4
613.9
538.8
521.0
984.6
957.2
715.7
653.9
858.5
657.8
470.2
451.9
575.3
558.8
542.2
508.3
680.0
645.2
633.0
564.0
783.5
778.0
723.7
685.0
633.6
599.0
684.6
556.6
643.5
528.2
of the start and end date respectively. These conditions are
supported by the behavior of the meteorological causes
of which depend both rainfall and temperature, i.e. these
variables are the result of the sum of many independent
effects as noted by Chow et al. (1994).
110 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Mauro Íñiguez-Covarrubias et al.
para cada variable a modelar. La bondad de los ajustes
obtenidos fueron corroborados con la prueba de KolmogorovSmirnov (Springal, 1989). A manera de ejemplo, la Figura
3 muestra el modelo de ajuste y la función de distribución
normal para la variable lluvia en el periodo lluvioso.
The statistical analysis is then to estimate, from the available
information (Table 4) define the various parameters that
models the Normal distribution function for each of the
variables in question, i.e. to obtain different values of the
mean and variance for each variable to be modeled. The
Cuadro 4. Valores característicos de las muestras de las variables analizadas.
Table 4. Characteristic values of the variables analyzed samples.
Parámetros
Valor mínimo
Lluvia acumulada
253 (mm)
Duración
84 días
Valor máximo
1130 (mm)
151 días
Intervalos
Muestra (datos)
Media
Desviación estándar
42 (años)
617.87 mm
178.26 mm
12 (6 días c/i)
72 (días)
122.79 (día)
20.97 (días)
Nota: c/i indica duración de cada intervalo.
El Cuadro 4 muestra el resumen de los valores característicos
de cada variable y las estimaciones de sus parámetros
empleados para la construcción de los modelos probabilísticos
correspondientes considerando el modelo de densidad de
probabilidad normal.
Periodo lluvioso
Inicio
129 juliano
(9 de mayo)
181 juliano
(30 de junio)
27 (2 días c/i)
54 (días)
157.55 (día)
15.71 (días)
goodness of the fits obtained was corroborated with the
Kolmogorov-Smirnov (Springal, 1989). As an example,
Figure 3 shows the model fit and functions of normal
distribution for the variable rainfall in the rainy season.
Ajustes a la distribución Normal y Prueba
Los resultados indican que el método de las perturbaciones,
suavizado a través del empleo de promedios móviles de 15
días, genera una respuesta única para cada una de las cuatro
variables del periodo lluvioso, sin que este resultado se asocie
con una probabilidad de ocurrencia, por lo que método no
fue utilizado para caracterizar la estación lluviosa. Así, con
el método de las perturbaciones, el día de inicio corresponde
al día juliano 156 (10 de junio) y el día de la terminación al
día juliano 280 (12 de octubre). Luego entonces la duración
del periodo lluvioso es de 125 días y tiene una precipitación
acumulada de 589.7 mm. La principal desventaja de este
método radica en no tener una estimación de ocurrencia y por
tanto es un proceso del que se desconoce su confiabilidad.
Para exponer el análisis de resultados del método ID4F15,
se inicia mostrado los valores de las variables gráficamente
del inicio y terminación de la temporada de lluvias para el
periodo de años analizado. Los resultados mostrados en la
Figura 4 son los valores registrados en el Cuadro 3.
F(x) Frecuencia acumulada
12
Resultados y discusión
Terminación
247 juliano
(5 de septiembre)
303 juliano
(30 de octubre)
15 (4 días c/i)
60 (días)
278.02 (día)
17.34 (días)
Distribución Normal
Distribución de Prueba
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
200
400
600
800
Lluvia en el periodo
Estación 32057 Tlaltenango, Zac.
1000
1200
Figura 3. Ajuste del modelo de la distribución normal para la
variable lluvia acumulada del periodo lluvioso y su
distribución de prueba.
Figure 3. Model fit of the normal distribution for the
variable cumulative rainfall rainy period and test
distribution.
The Table 4 shows the summary of the characteristic values
of each variable and the estimates of their parameters used
to construct probabilistic models for considering the model
of normal probability density.
Análisis de cuatro variables del período de lluvias asociadas al cultivo maíz de temporal
111
Results and discussion
310
290
270
Relación de lluvia-duración en el periodo de lluvia
140
1200
120
1000
80
600
60
400
40
Lluvia Temporal
Lluvia anual
Días periodo-año
20
45
0
Días
100
800
200
180
0
50
1400
40
Por lo antepuesto, en este trabajo se recurre primero a
establecer los valores de las variables de lluvia acumulada,
duración, inicio y terminación del periodo de lluvias con
base en diferentes probabilidades, a partir de esos valores,
se seleccionará con base en los requerimientos agronómicos
del cultivo del maíz, las probables magnitudes y fechas
para el periodo de lluvias para la zona de estudio. En el
Cuadro 5 se exhiben los resultados obtenidos de los modelos
probabilísticos para las cuatro variables consideradas e
indican que aunque la lluvia acumulada en el periodo de
lluvias es buena, la duración de dicho periodo es corta como
fue reportado por Luna y Gutiérrez (2000) por lo que es
necesario ajustar el tipo de hibrido/variedad a cultivar en
función de sus necesidades hídricas y térmicas.
The Figure 5 shows the total rainfall for the year and rainy
precipitation in mm for the 42 years of record , and are related
to the duration of the rainy season in this representation is
observed that there is no definite trend total rainfall , rainfall
in the storm and the duration in days of the period.
35
Para definir las probabilidades de ocurrencia de la lluvia
y duración asociada a la estación lluviosa, así como el
inicio y la terminación de la época de lluvia, es necesario
encontrar una regla práctica que facilite establecer un nivel
de probabilidad, si el nivel de probabilidad de ocurrencia es
bajo para la lluvia, la cantidad de precipitación aumenta y se
pueden crear expectativas atractivas para la agricultura de
temporal sobre-valorando la lluvia, si se sigue por el camino
de probabilidades altas, la variable duración decrece, y sólo
se preferirán maíces precoces, que generalmente producen
menos que los maíces de ciclo intermedio o largo.
To expose the analysis results of the ID4F15 method, begins
the values shown graphically variable start and end of the
rainy season for the period of years analyzed. The results
shown in Figure 4 are the values recorded in Table 3.
30
En la Figura 5 se presenta la lluvia total en el año y
precipitación del periodo de lluvias en mm para los 42 años
de registro, además se relacionan con la duración del periodo
de lluvias, en ésta representación se observa que no existe
una tendencia definida de la lluvia total, lluvia en el temporal
y la duración en días del periodo.
25
Año
Figura 4. Variación anual del inicio y terminación de la
temporada de lluvias.
Figure 4. Annual variation start and end of rainy season.
20
130
1962
1963
1966
1967
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
9177
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2003
2003
2006
2007
2009
2010
150
15
170
10
190
5
210
The results indicated that the method of disturbances,
smoothed by employing a moving average of 15 days,
generating a unique response to each of the four variables
of the rainy, without that this result is associated with a
probability of occurrence, for what method was used to
characterize the rainy season. Thus, with the method of
perturbations, the start day corresponds to Julian day 156 (10
June) and the day of termination at Julian day 280 (October
12). Then then the duration of the rainy period is 125 days
and cumulative rainfall is 589.7 mm. The main disadvantage
of this method is estimated to have no occurrence and is
therefore a process of unknown reliability.
0
230
Lluvia anual (mm)
Día Juliano
250
Años
Figura 5. Gráfica lluvia total, lluvia temporada y días del
periodo de lluvias.
Figure 5. Graphic total rainfall, rain season and rainy days.
In order to define the probabilities of occurrence and
duration of rainfall associated with the rainy season and
the beginning and ending of the rainy season, you need to
find a practical rule to facilitate establishing a probability
level if the probability level occurrence is low for the rain,
the amount of precipitation increases and expectations
can create attractive for seasonal agriculture over- valuing
Mauro Íñiguez-Covarrubias et al.
112 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Cuadro 5. Valores de las variables en función de la probabilidad.
Table 5. Values of variables in terms of probability.
Probabilidad
98%
90%
77%
75%
50%
30%
10%
Lluvia
(mm)
253.0
397.0
482.8
498.0
617.9
715.0
835.0
Duración
(días)
80
96
107
108
122
134
150
Variable
Inicio
no estar en el periodo
125 Juliano (5 de mayo)
137 Juliano (17 de mayo)
146 Juliano (26 de mayo)
147 Juliano (27 de mayo)
157 Juliano (6 de junio)
166 Juliano (17 de junio)
177 Juliano (26 de junio)
Para los valores de las variables lluvia y duración, se observa
que al aumentar la probabilidad disminuye su magnitud en
días y en milímetros y al mismo tiempo aumenta la confianza
en los valores. Para la variable inicio de temporada de lluvias,
al aumentar la probabilidad, aumenta la incertidumbre de
estar en el periodo de lluvias apto para la apertura de siembra
del cultivo por lo que aumenta el ciclo de lluvias. Por último,
la variable terminación del periodo, indica que al aumentar
su probabilidad se asegura que ya comenzó la terminación
del periodo de lluvias y se acorta el ciclo de lluvia.
Al caracterizar y conocer las variables inicio, duración y
terminación de la estación lluviosa y la variable cantidad
de precipitación, el siguiente paso es relacionar estas cuatro
variables con los requerimientos hídricos del cultivo del
maíz determinado con el método de grados días desarrollo
(GDD), se pueden establecer los siguientes incisos:
a) Se propone como alternativa de inicio al periodo de
lluvias con 50% de probabilidad, esto es, la variable inicio
es el día juliano 157 (6 de junio), y la terminación con
una probabilidad de 74% con el día 267 juliano (25 de
septiembre) para una duración de 110 días. Se plantea la
probabilidad de 50% o más que indica que estamos en una
zona probabilísticamente segura.
b) Se determina el valor de GDD para el cultivo con duración
de 110 días, datos de la variable de inicio y terminación,
utilizando el método propuesto por Ojeda-Bustamante et
al. (2006) el resultado es 1 200 GDD, con el coeficiente
de 0.31 se determina los requerimientos del cultivo de
372 mm para todo el ciclo, cuya lámina bruta de 477 mm
y una precipitación efectiva de 78% se garantizan con una
probabilidad de 78.5%.
Terminación
estar en el periodo
243 juliano (1 de septiembre)
255 juliano (13 de septiembre)
264 Juliano (22 de septiembre)
265 Juliano (23 de septiembre)
278 Juliano (5 de octubre)
287 Juliano (14 de octubre)
300 Juliano (27 de octubre)
the rain, if it continues on the path of high probability, the
variable duration decreases, and only prefer early maize
which usually produce less than the maizes intermediate
or long cycle.
Because of this, in this work draws first set the values of
the variables cumulative rainfall, duration, start and end of
the rainy season based on different probabilities from those
values, will be selected based on agronomic requirements
maize crop, the likely magnitudes and dates to the rainy
season for the study area. In Table 5 are shown the results
of the probabilistic models for the four variables considered
and indicate that although the rainfall during the rainy season
is good, the duration of this period is short as reported by
Luna and Gutiérrez (2000) so it is necessary to adjust the
type of hybrid / variety to grow according to their water
needs and heat.
For values of rain and duration variables we observe that
the probability decreases with increasing magnitude in
days and millimeters and also increases confidence in the
values. For the variable onset of rainy season, increasing the
probability increases the uncertainty of being in the rainy
opening suitable for planting the crop by increasing the rain
cycle. Finally, the variable end of the period, indicating that
increasing your chance already begun ensures termination
of the rainy season and shortens the cycle of rain.
To characterize and understand the variables onset, duration
and termination of the rainy season and the variable amount
of precipitation, the next step is to relate these four variables
with the water requirements of maize determined using the
method of degree days (GDD), we can set the following
subsections:
Análisis de cuatro variables del período de lluvias asociadas al cultivo maíz de temporal
c) Para fines prácticos en promedio uno de cada cinco
años tendrán déficit por cantidad de lluvia. La zona cuenta
con al menos 80 días insertos en el periodo de lluvias con
probabilidad de 98% y se tendría una lluvia mínima esperada
de 253 mm con una probabilidad de 98%.
d) De acuerdo al análisis efectuado, la región estudiada tiene
un periodo de duración suficiente y apta para maíces de ciclo
de 110 días con una probabilidad por lluvia 78.5% y una
holgura de dicho periodo de 15 días ya que la terminación
del periodo ocurre cuando la lluvia acumulada después de
15 días consecutivos es menor 20 mm.
Cabe resaltar que los resultados probabilísticos de la duración
de cultivo con la suma de las variables de inicio y terminación
no necesariamente deben de coincidir ya que han sido obtenidas
por evento y modelos probabilísticos independientes.
Conclusiones
El desarrollo del presente trabajo permite concluir que
analizar y relacionar las cuatro variables consideradas del
periodo lluvioso (lluvia acumulada, inicio, terminación y
duración), con base en una modelación probabilística bajo
el empleo de la función de densidad de probabilidad normal,
es posible señalar que para el caso estudiado 78.5% de las
veces el agricultor contará con la lluvia necesaria para el
desarrollo del maíz de temporal con duración de 110 días.
Adicionalmente, también con la misma probabilidad se
garantiza la duración y terminación del periodo lluvioso,
hipótesis que fue considerada a partir de 50% de probabilidad
del inicio del temporal. Finalmente, con base en los resultados
de este trabajo, se recomienda caracterizar probabilísticamente
el periodo lluvioso de las zonas agrícolas del país con
esta metodología bajo el empleo de la información de las
variables climáticas históricas registradas en las estaciones
climatológicas y así definir la probabilidad de cumplimiento de
los requerimientos hídricos de los cultivos a través de la lluvia.
Literatura citada
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113
a) The proposed alternative start to the rainy season with
50% probability, that is, the variable start is the Julian day
157 (June 6), and ending with a probability of 74% to 267
Julian day (September 25) for a duration of 110 days. This
raises the probability of 50% or more indicating that we are
in a safe probabilistically.
b) Determine the value of GDD for cultivating lasting 110
days, the variable data initiation and termination, using the
method proposed by Ojeda-Bustamante et al. (2006) the
result is 1200 GDD, with the coefficient of 0.31 is determined
crop requirements of 372 mm for the whole cycle, whose
gross depth of 477 mm and an effective precipitation of 78%
guaranteed with a probability of 78.5%.
c) For practical purposes on average one in five years will
have deficit rainfall. The area has at least 80 days embedded
in the rainy season with a probability of 98% and would have
a minimum expected rainfall of 253 mm with a probability
of 98%.
According to its analysis, the study region has a duration
sufficient and safe cycle for maize for 110 days with a 78.5%
chance for rain and a clearance of the said period of 15 days
since the end of the period occurs when cumulative rainfall
after 15 consecutive days is less 20 mm.
Significantly probabilistic outcomes crop duration to the
sum of the start and end variables need not coincide as they
have been obtained by independent event and probabilistic
models.
Conclusions
The development of this study to conclude that analyze
and relate the four variables considered the rainy season
(cumulative rainfall, start, end and duration), based on a
probabilistic modeling under the employ of the probability
density function of normal, it is possible to point studied for
the case 78.5% of the time the farmer will rain necessary for
the development of rainfed maize lasting 110 days.
Additionally, with the same probability also ensures the
duration and termination of the rainy period, a hypothesis
that was considered from 50% chance the start of the storm.
Finally, based on the results of this study, it is recommended
to characterize probabilistically the rainy season in
114 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
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Ricardo Tighe Neira1y5§, René Montalba Navarro2, Gina Leonelli Cantergiani3 y Aliro Contreras Novoa4
Universidad Católica de Temuco, Casilla 15-D, Temuco, Chile. Fono (56)-9-45-553901. 2Instituto del Medio Ambiente, y Departamento de Ciencias Agronómicas y
Recursos Naturales, Universidad de la Frontera. Casilla 54-D, Temuco, Chile. Tel. (56)-9-45-325555. ([email protected]). 3Universidad Católica de Temuco, Casilla 15-D,
Temuco, Chile. Tel. (56)-9-45-205521. ([email protected]). 4Departamento de Ciencias Agronómicas y Recursos Naturales, Universidad de la Frontera. Casilla 54-D, Temuco,
Chile. Tel. (56)-9-45-325631. ([email protected]). 5Programa de Magister en Gestión y Manejo Agropecuario, especialidad agroecología y sistemas de producción orgánica,
Departamento de Ciencias Agronómicas y Recursos Naturales, Universidad de la Frontera. Casilla 54-D, Temuco, Chile. §Autor para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
La presencia de fitoquímicos de distinta naturaleza presente
en extractos botánicos que impactan en la generación
de metabolitos primarios y secundarios (principalmente
polifenoles) en los cultivos en que son aplicados, se
ha considerado un elemento relevante vinculado a los
efectos benéficos de su aplicación foliar. Se evaluó el
efecto del extracto acuoso de ortiga (Urtica dioica L.) y
Ulex europaeus L., sobre parámetros de desarrollo en aji
(Capsicum annuum L. var Longum cv. “Cacho de cabra”),
así como en el contenido de polifenoles en hoja y fruto, como
atributo funcional. El ensayo se estableció en condiciones
de invernadero en la Región de La Araucanía, Chile.
Los extractos se aplicaron en dosis inversas de N:P con
relación 1:3.7 entre los extractos, a cada planta distribuída
completamente al azar. El porcentaje de materia seca (MS%)
presentó diferencias significativas a las aplicaciones de U.
europaeus y U. dioica. En fructificación, U. dioica dosis 2
presentó MS% en fruto inmaduro estadísticamente igual
que el testigo e inferior que los demás tratamientos. La
concentración de polifenoles en hojas y frutos tendió a
ser mayor en los extractos botánicos y significativamente
menor en el testigo (p> 0.05) en la medición final del
ciclo productivo. En frutos U. europaeus presentó valores
The presence of different types of phytochemicals present
in botanical extracts that affect the generation of primary
and secondary metabolites (mainly polyphenols) in the
cultures in which they are applied, has been considered
an important element linked to the beneficial effects of
foliar application. The effect of aqueous extract of nettle
(Urtica dioica L.) and Ulex europaeus L., on development
parameters of chili peppers (Capsicum annuum var longum
L. cv. "Cacho de cabra”) as well as on the content of
polyphenols in leaf and fruit, such as functional attribute.
The trial was conducted under greenhouse conditions in
the Araucanía Region, Chile. Extracts were applied in
inverse dose N: P ratio 1:3.7 between the passages, each
plant completely randomly distributed. The percentage of
dry matter (DM %) showed significant differences in the
applications of U. europaeus and U. dioica. In fruiting, U.
dioica MS % dose 2 had statistically similar in immature
fruit than the control and lower than the other treatments.
The concentration of polyphenols in leaves and fruits
tended to be higher in botanical extracts and significantly
lower in the control (p> 0.05) in the final measurement
of the production cycle. In fruits U. europaeus presented
higher (p≤ 0.05) than the other treatments including the
* Recibido: marzo de 2013
Aceptado: octubre de 2013
116 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Ricardo Tighe Neira et al.
mayores (p≤ 0.05) que los demás tratamientos incluído
el testigo. Estos resultados permiten inferir la presencia
de compuestos activadores del metabolismo primario y
secundario en los extractos botánicos.
control. These results allow inferring the presence of
activator compounds primary and secondary metabolism
in plant extracts.
Palabras clave: Ulex europaeus L., Urtica dioica L.,
bioestimulación, metabolismo secundario.
Introducción
Las aplicaciones foliares de extractos botánicos son
utilizadas como complemento nutricional de los cultivos,
mencionándose que favorecerían su desarrollo, así como
también producirían mejoras en el rendimiento y calidad
del producto (Fregoni, 1986). No obstante, sus beneficios
no se reducirían al aporte nutricional, sino que más bien
a efectos positivos y negativos como bioestimulación y
fitotoxicidad provocado por metabolitos secundarios, grupos
fitohormonales u otros compuestos que estarían formando
parte de estos extractos botánicos (Teaca et al., 2008).
En cultivos tradicionales, los metabolitos primarios como
aminoácidos, nucleótidos, azúcares y lípidos (Ávalos y
Pérez-Urria, 2009) son maximizados debido a la optimización
de las prácticas convencionales de cultivo (Mitchell y
Chassy, 2009). Por otra parte, los metabolitos secundarios
corresponden a compuestos de diversos grupos químicos
como fenilpropanoides, flavonoides, alcaloides y terpenos, sin
función definida en procesos metabólicos como fotosíntesis
y respiración celular (Ávalos y Pérez-Urria, 2009). Son
originados en pequeñas cantidades y de forma restringida
dentro de la planta y asociada a algunos géneros, familias
o incluso a sólo algunas especies (Ávalos y Pérez-Urria,
2009). Dentro de las funciones asociadas a estos compuestos
se mencionan la defensa ante la presencia de elementos
bióticos y abióticos, motivo por el cual se ha observado que
los niveles de estrés se relacionarían con la producción de
estos compuestos (Sepúlveda et al., 2003). Del mismo modo,
dada su importancia para la salud humana algunos de ellos
son catalogados como “funcionales” (Zhao et al., 2007).
Dentro de los extractos botánicos se encuentran los de
ortiga (Urtica dioica L.), siendo uno de los más utilizados
como bioestimulante y fertilizante foliar. Estas funciones
se asocian a su alto contenido de flavonoides, ácidos
fenólicos, ésteres, terpenoides, (Grevsen et al., 2008;
Lapinskaya, y Kopyt'Ko, 2008), saponinas, entre otros
Key words: Ulex europaeus L., Urtica dioica L., biostimulation, secondary metabolism.
Introduction
Foliar applications of botanical extracts are used as a
nutritional supplement crop, mentioning that favor their
development and result in improvements in performance
and product quality (Fregoni, 1986). However, benefits will
not be reduced to nutrition, but rather positive and negative
effects as bio-stimulation and phyto-toxicity caused by
secondary metabolites or other compounds phyto-hormonal
groups that would form part of these botanical extracts
(Teaca et al., 2008).
In traditional cultures, primary metabolites such as amino
acids, nucleotides, sugars and lipids (Ávalos and Pérez- Urría,
2009) are maximized due to the optimization of conventional
breeding practices (Mitchell and Chassy, 2009). Furthermore,
secondary metabolites are compounds of various chemical
groups such as phenylpropanoids, flavonoids, alkaloids
and terpenes, no defined function in metabolic processes
and cellular respiration and photosynthesis (Ávalos and
Pérez- Urría, 2009). They originated in small quantities and
to a limited extent within the plant and associated with some
genera, families or even just some species (Ávalos and Pérez
- Urria, 2009). Among the functions associated with these
defense compounds mentioned in the presence of biotic and
abiotic elements, which is why it has been observed that levels
of stress would relate to the production of these compounds
(Sepulveda et al., 2003). Similarly, given its importance to
human health some of them are classified as "functional"
(Zhao et al., 2007).
Within the botanical extracts are the nettle (Urtica dioica
L.), one of the most used as foliar fertilizer and biostimulant. These functions are associated with the high
content of flavonoids, phenolic acids, esters, terpenoids
(Grevsen et al. 2008; Lapinskaya and Kopyt'Ko , 2008),
saponins , amongst others (Oleszek et al., 1999), and
nutrients such as nitrogen, in the changing content in
relation to their availability in the soil, as has been described
as a kind of nitro-fílica (Taylort, 2009).
Efecto de dos extractos botánicos en el desarrollo y contenido de polifenoles de ají (Capsicum annuum L.)
(Oleszek et al., 1999), y de nutrientes como Nitrógeno,
en contenido variable en relación a su disponibilidad
en el suelo, dado que ha sido descrita como una especie
nitrofílica (Taylort, 2009).
Por otra parte, existen reportes de extractos foliares acuosos
de leguminosas tales como Vigna unguiculata L. Walp.
cv. Iron Clay y Mucuna deeringiana (Bort) Merr., sobre
Capsicum annuum L., con efecto positivo en altura y MS
(Adler y Chase, 2007), por lo cual resulta plausible considerar
que mediante el uso de algunos extractos vegetales se pueda
incrementar el crecimiento de los cultivos y su calidad
nutricional para el ser humano.
Ulex europaeus L., es una leguminosa nativa de Europa
Occidental (Bisby, 1981), es catalogada como una de las
20 malas hierbas de mayor importancia en Chile (Thorp y
Lynch, 2000). Se ha constituido en una de las plagas más
severas en las regiones del BioBio, La Araucanía, Los Ríos
y Los Lagos (Matthei, 1995). Corresponde a una especie
en que se ha explorado su uso en medicina con extractos
de efecto aglutinante; sin embargo, poco se ha hecho en
el ámbito agropecuario considerando que el contenido de
macronutrientes primarios base materia seca son: N 4,8-3.1%;
P 0.32-0.48% y K 3.1-1.8% (Howe et al., 1988), además, posee
un alto contenido de alcaloides quinolizidínicos, entre ellos
la citicina con 83.8 ppm (8.38 x 10-5%) y jussiaeiine con 32.2
ppm (3.22 x 10-5%) (Máximo et al., 2006).
Las concentraciones de los elementos y compuestos
mencionados, permiten pensar en un extracto acuoso que
aplicado sobre otras especies vegetales herbáceas en estado
vegetativo y productivo genere efectos en su crecimiento
y/o desarrollo, además de la activación del metabolismo
secundario, producto de la presencia de alcaloides, es el
caso del incremento en el contenido de polifenoles en
respuesta a cafeína (Batish et al., 2008). Esto se debe, a
que los fertilizantes foliares son absorbidos a través de la
cutícula o los estomas de la hoja debido a la composición
de la superficie de ésta, que permite la absorción de
nutrientes (Hossain y Ryu, 2009), y que posteriormente,
moviliza vía transporte apoplasto o simplasto hacia los
tejidos vasculares y luego al floema, o son transportados
activamente a través de la membrana plasmática de las
células de la hoja donde luego estos compuestos orgánicos
son incorporados y transportados fácilmente en toda la
planta (Haynes y Goh, 1977), incidiendo en el crecimiento
y desarrollo de las plantas, relacionado probablemente
a grupos fito-hormonales endógenos que actúan como
117
Moreover, there are reports of aqueous leaf extracts of
legumes such as Vigna unguiculata L. Walp. cv. Iron
Clay and Mucuna deeringiana (Bort) Merr. On Capsicum
annuum L. with high and positive effect MS (Adler and
Chase, 2007), whereby it is plausible to consider that by
using certain plant extracts can enhance the crop growth
and nutritional quality for humans.
Ulex europaeus L., a legume native to Western Europe
(Bisby, 1981), is ranked as one of the 20 most important
weeds in Chile (Thorp and Lynch, 2000). It has become one
of the most severe pest in the regions of BioBio, Araucanía,
Los Ríos and Los Lagos (Matthei, 1995). Corresponds to
a species that has explored their use in medicine extracts
binding effect, but little has been done in the field of
agriculture whereas the primary macronutrient content
dry matter basis are: N 4,8-3.1%; P 0.32 to 0.48% and
3.1-1.8% K (Howe et al., 1988) also has a high content of
quinolizidine alkaloid, including citicina with 83.8 ppm
(8.38 x 10-5%) and with 32.2 ppm jussiaeiine (3.22 × 105%) (Máximo et al., 2006).
The concentrations of the elements and compounds
mentioned, let think of an aqueous extract applied to
other herbaceous plants in the vegetative and productive
generate effects on their growth and/or development, as
well as the activation of secondary metabolism product
of the presence of alkaloids, in the case of increasing the
polyphenol content in response to caffeine (Batish et al.,
2008). This is due to foliar fertilizers are absorbed through
the cuticle or leaf stomata due to the composition of its
surface, which allows the absorption of nutrients (Hossain
and Ryu, 2009), and subsequently, mobilizes apoplast or
symplast transport path toward the vascular tissues and
then the phloem, or are actively transported across the
plasma membrane of cells of the leaf where after these
organic compounds are easily stored and transported
throughout the plant (Haynes and Goh, 1977) , affecting
the growth and development of plants, probably related to
endogenous hormonal phyto- groups which act as growth
retardants, induce flowering, maturity and promoters
biomass production, among others (Chatterjee et al. 2005;
Bachman and Metzger, 2008; Mohamed et al., 2013)
and moreover, by improving mineral nutrition of plant
tissues create a nutritional balance can withstand
abiotic stress conditions, such as the salinity, drought
water stress, among others to compensate the deficient
nutrients in plant tissues, altering pathways carbon and
nitrogen fixation.
118 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Ricardo Tighe Neira et al.
retardantes del crecimiento, inductores de floración,
promotores de madurez y de la producción de biomasa,
entre otros (Chaterjee et al., 2005; Bachman y Metzger,
2008; Mohamed et al., 2013); y por otra parte, al mejorar la
nutrición mineral en tejidos de la planta crean un equilibrio
nutricional que permite soportar las condiciones de estrés
abiótico, como por ejemplo a la salinidad, sequía, estrés
hídrico, entre otros, al compensar los nutrientes deficientes
en los tejidos de la planta, alterando las vías de fijación de
nitrógeno y carbono.
(El- Fouly et al. 2002; Shaaban et al. 2004; Hussein et al.
2008; Bellaloui et al., 2013), regulating the function of the
stomata, osmoregulation, cation-anion balance and protein
synthesis (Hawkesford et al., 2012), maintaining turgor
pressure (Mengel and Arneke, 1982) and improving stomatal
conductance, transpiration rate and net photosynthesis
(Zareian et al., 2013), as well as the statements in the
inhibition of germination and growth of plants exposed
to ethanol extracts of Melissa officianalis , Lavandula
angustifolia and Achillea millefollium , effects that are
attributable to allelochemicals as alkaloids and other
metabolically active and toxic compounds present in the
solution.
(El-Fouly et al., 2002; Shaaban et al., 2004; Hussein et al.,
2008; Bellaloui et al., 2013), regulando la función de los
estomas, osmoregulación, balance catiónico-aniónico y
síntesis de proteínas (Hawkesford et al., 2012), manteniendo
la presión de turgencia (Mengel y Arneke, 1982) y mejorando
la conductancia estomática, tasa de transpiración y
fotosíntesis neta (Zareian et al., 2013), así como también
a lo manifestado en la inhibición de la germinación y el
crecimiento de plantas expuestas a extractos etanólicos de
Melissa officianalis, Lavandula angustifolia y Achillea
millefollium, efectos que son atribuibles a aleloquimícos
como alcaloides y otros compuestos metabólicamente
activos y tóxicos presentes en la solución.
Lo anterior puede resultar menos atractivo en la producción
pero el valor nutritivo por unidad de producto puede ser
superior (Mitchell y Chassy, 2009), debido a que en la planta
tratada se generan como respuesta compuestos derivados
del metabolismo secundario del tipo fenólico con carácter
antioxidante, benéficos a la salud humana, siendo los más
abundantes biosintetizados por el reino vegetal (Wood et al.,
2002; Sepúlveda et al., 2003). Al respecto, se ha comprobado
que la cafeína es un alcaloide que provoca estrés abiótico en
las plantas incrementado significativamente el contenido de
polifenoles endógenos en Phaseolus aureus Roxb de 26 µg
mL-1 a 45 µg mL-1 con la adición de 2000 µM del alcaloide
(Batish et al., 2008).
Dado los antecedentes presentados y, considerando
especialmente la composición nutricional y niveles de
metabolitos tóxicos en las especies U. europaeus y U. dioica,
resulta de interés evaluar el efecto de extractos acuosos sobre
parámetros de desarrollo y concentración de polifenoles
totales en ají (C. annuum), dado que es posible presenten
efecto diferencial en variables productivas y de activación
del metabolismo secundario, manifestado en el aumento
de la concentración endógena de polifenoles totales, de los
cuales existen antecedentes en C. annuum.
This may be less attractive for the production but the
nutritional value per product unit may be higher (Mitchell
and Chassy, 2009), because in the treated plant response
generated as compounds derived from the secondary
metabolism of phenolic type antioxidant character, beneficial
to human health, the most abundant biosynthesized by the
plant kingdom (Wood et al., 2002; Sepúlveda et al., 2003).
In this regard, it has been found that caffeine is an alkaloid
that causes abiotic stress in plants significantly increased
endogenous polyphenols content in Phaseolus aureus Roxb
of 26 mg mL-1 to 45 mg mL-1 with the addition of 2000 µM
alkaloid (Batish et al., 2008).
Since the submissions and, especially considering the
nutritional composition and levels of toxic metabolites in
the species U. europaeus and U. dioica, it is interesting to
evaluate the effect of aqueous extracts on growth parameters
and total polyphenol concentration in pepper (C. annuum),
since it is possible variables present differential effect
on production and activation of secondary metabolism,
manifested in increasing endogenous concentration of total
polyphenols, of which there are precedents in C. annuum.
Materials and methods
Site and experimental conditions
The trial was conducted at the experimental field Pillanlelbún
of the Catholic University of Temuco, coordinates 38º 39'
17.2" south latitude, 72° 26' 56" west longitude. We used
a 180 m 2 greenhouse, polyethylene coated metal and
drip irrigation system, applying based organic fertilizer
vermicompost (Eisenia foetida).
119
Efecto de dos extractos botánicos en el desarrollo y contenido de polifenoles de ají (Capsicum annuum L.)
Materiales y métodos
Plant material
Sitio y condiciones de experimentación
C. annuum seedlings var. Longum cv. "Cacho de cabra"
(Giaconi and Escaff, 1998) were grown in plug trays in the
greenhouse, transplanted when they presented five true
leaves at a distance of 30 cm x 30 cm.
El ensayo se realizó en la estación experimental Pillanlelbún
de la Universidad Católica de Temuco, coordenadas 38º 39'
17.2" latitud sur, 72º 26' 56" longitud oeste. Se utilizó un
invernadero de 180 m2, metálico con cubierta de polietileno
y sistema riego por goteo; se aplicó fertilización orgánica en
base a humus de lombriz (Eisenia foetida).
Material vegetal
Las plántulas de C. annuum var. Longum cv. “Cacho de
cabra” (Giaconi y Escaff, 1998) se desarrollaron en bandejas
de germinación en condiciones de invernadero, fueron
trasplantadas cuando presentaron cinco hojas verdaderas a
una distancia de 30 cm x 30 cm.
Las especies U. europaeus y U. dioica fueron utilizadas
como fuente de extractos acuosos totales. La primera de
ellas se obtuvo de la estación experimental Pillanlelbún de la
Universidad Católica de Temuco, en estado de fructificación;
y la segunda del predio experimental Maquehue de la
Universidad de La Frontera, en estado de floración.
Preparación y estandarización de los extractos
Los extractos vegetales se prepararon. a) en base de tallos
jóvenes de U. europaeus de entre 15 cm y 60 cm de longitud,
sin flores y con espinas; y b) en base a brotes y hojas de
U. dioica en estado de floración. Para la obtención de los
extractos acuosos totales se procedió a triturar el material
vegetal con un mortero de cerámica y una picadora eléctrica
de uso doméstico marca Oster, posteriormente se llevo a una
solución en proporción 1:10 de material fresco triturado y agua
destilada respectivamente, y almacenaron en oscuridad a 4
ºC ±1 ºC por 7 días (Pacheco et al., 2004). Posteriormente, se
filtró con una bomba de vacío (Welch 1399 Duoseal Vacuum
Pump) y papel filtro Whatman N°2. Se determinó el contenido
de N y P2O5 de los extractos utilizando el método Kjeldahl y
Nitro-vanado-molibdato, respectivamente (Cuadro 1).
Los tratamientos (Cuadro 2) estuvieron constituidos por dos
dosis de cada extracto, una equiparada en función a la dosis
de aplicación de N (d1) y la otra (d2) equiparada en función
a la concentración de P2O5, resultando una relación inversa
de N:P de 1:3.7 entre los extractos. Adicionalmente, fue
U. europaeus and U. dioica species were used as a
source of total aqueous extracts. The first one was
obtained from the experimental station Pillanlelbún of
the Catholic University of Temuco, fruiting state and the
second experimental plot Maquehue the University of La
Frontera, in bloom.
Preparation and standardization of extracts
Plant extracts were prepared. a) on the basis of young stems
U. europaeus between 15 cm and 60 cm in length, without
flowers and thorns; and b ) based on buds and leaves of
U. dioica in bloom. To obtain the total aqueous extracts
proceeded to crush plant material with a ceramic mortar and
household electric mincer subsequently took 1:10 solution
minced fresh material and distilled water respectively, and
stored in the dark at 4 °C ± 1 °C for 7 days (Pacheco et al.,
2004). Thereafter, filtered with a vacuum pump (Welch
1399 DuoSeal Vacuum Pump) and Whatman filter paper
No.2. determining the content of N and P2O5 extracts
using the Kjeldahl method and winding Nitro - molybdate,
respectively (Table 1).
Cuadro 1. Porcentaje de N y P2O5 de los extractos botánicos.
Table 1. Percentage of N and P2O5 in the botanical extracts.
Extractos
U. europaeus
U. dioica
N total (%)
0.018
P disponible (P2O5) (%)
0.78
0.068
0.21
Fuente: Laboratorio de Suelos y Análisis Foliar de la Universidad de La Frontera.
Dpto. Agroindustria.
The treatments (Table 2) were constituted by two doses of
each extract a matched according to N application rate (d1)
and the other (d2) depending equated to the concentration
of P2O5, resulting in an inverse relationship of N: P of
1:3.7 between extracts. Additionally, a control was
included consisting of distilled water. The four treatments
and the control was completely randomized within the
greenhouse. The experimental and observational unit
consisted of groups of 10 plants of C. annuum in 10
repetitions.
Ricardo Tighe Neira et al.
120 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
incluido un testigo constituido por agua destilada. Los cuatro
tratamientos y el testigo, se distribuyeron completamente
al azar dentro del invernadero. La unidad experimental y
observacional estuvo constituida por grupos de 10 plantas
de C. annuum en 10 repeticiones.
Evaluation of productivity parameters
The extracts were sprayed from early flowering in volume
indicated in Table 2, divided into three separate applications
for 10 days of one another. Its effect was determined in
Cuadro 2. Dosis y concentración de nitrógeno y fosfato equivalente por hectárea utilizados en el experimento.
Table 2. Dose and concentration of nitrogen and phosphate equivalent per hectare used in the experiment.
Origen extracto
Cantidad extracto aplicado
L ha
--218.9
12.1
58.3
45.1
mL planta
--1.99
0.11
0.53
0.41
-1
Testigo
U. europaeus d1*
U. europaeus d2**
U. dioica d1*
U. dioica d2**
-1
N
(kg ha-1)
P2O5
(kg ha-1)
--0.04
0.002
0.04
0.03
--1.7
0.1
0.12
0.1
* indica equivalencia en aplicación de N; **indica equivalencia en aplicación de P.
Evaluación de parámetros de productividad
Los extractos se asperjaron desde inicios de floración en
volumen indicado en el Cuadro 2, fraccionados en tres
aplicaciones separadas por 10 días una de otra. Su efecto
se determinó en los periodos de inicios de floración (a) y
productivo (fruto maduro) (b) así las variables fueron para
(a) materia seca total (MS g), porcentaje de materia seca total
(MS%), concentración de polifenoles totales en hojas y tasa
de crecimiento relativo (TRC) (Ecuación 1) que expresa el
crecimiento en MS a partir de un gramo de MS de la planta
en un intervalo de tiempo, con relación a un tiempo inicial
(Jarma et al., 2006), y para (b) materia seca de fruto maduro
(MSfm g), porcentaje de materia seca de fruto maduro
(MSfm%), materia seca fruto inmaduro (MSfi g) porcentaje
de materia seca de fruto inmaduro (MSfi%).
TRC = (ln Wf - ln Wi)/(Tf - Ti) (1)
Donde: TRC= tasa relativa de crecimiento (g g-1 d-1); Wf=
peso seco final (g); Wi= peso seco inicial (g); Tf= tiempo
final (días); Ti= tiempo inicial (días); ln= logaritmo natural
(Jarma et al., 2006).
Las determinaciones de MS se realizaron por medio de
muestras destructivas en estufa de secado (Binder, Klase 2.0)
con aire forzado a 60º C por 48 h en cinco oportunidades,
10 días posteriores a cada aplicación. En estado productivo
se midió en frutos maduros e inmaduros, como resultado
de la suma de la cosecha escalonada realizada cada 7 días.
the early periods of flowering (a) and productive (mature
fruit) (b) and the variables were to (a) total dry matter (DM
g), total dry matter percentage (DM %), concentration total
polyphenols in leaves and relative growth rate (PTR) (Equation
1) expressing growth MS from an MS gram of the plant in a time
interval compared to an initial time (Jarma et al., 2006), and
for (b) mature fruit dry matter (MSFM g), dry matter content
of ripe fruit (MSFM %), immature fruit dry matter (MSfi g)
dry matter percentage of immature fruit (MSfi %).
TRC = (ln Wf - ln Wi)/(Tf - Ti)
(1)
Where : TRC = relative growth rate ( g g-1 d-1 ), Wf = final
dry weight (g), Wi = initial dry weight (g) Tf = final time
(days), Ti = initial time (days) ln = natural logarithm (Jarma
et al., 2006).
MS determinations were performed by means of destructive
samples oven (Binder, Klase 2.0) with forced air at 60 °C for
48 h on 5 occasions, 10 days after application. Production was
measured in a state in immature and mature fruits, because of
the sum of the harvest step performed every 7 days.
Evaluation of the content of polyphenols in the leaf and
fruit of C. annuum
Determination of polyphenols in bloom was carried out in
adult leaves of the final measurement. In the production
period was determined in ripe fruits of the first harvest, in
both cases we used the Folin-Ciocalteu method described
Efecto de dos extractos botánicos en el desarrollo y contenido de polifenoles de ají (Capsicum annuum L.)
Evaluación del contenido de polifenoles en hoja y fruto
de C. annuum
La determinación de polifenoles en floración se realizó en
hojas adultas de la medición final. En el período productivo
se determinó en frutos maduros de la primera cosecha; en
ambos casos se utilizó el método de Folin-Ciocalteau descrito
por Georgé et al. (2005) que considera soluciones de acetona/
agua, carbonato de sodio y ácido gálico a una concentración
de 7/3 v/v, 75 g L-1 y 5 mg L-1 a 30 mg L-1, respectivamente.
La absorbancia se midió a 760 nm en un espectrofotómetro
UV visible, después de 15 minutos de haberse sometido a
una temperatura de 50 °C, los resultados se expresaron en mg
equivalentes de ácido gálico (EAG) en 100 g BMS.
Diseño experimental y análisis estadístico
Las unidades experimentales se distribuyeron completamente
al azar dentro del invernadero. Los datos resultantes
fueron sometidos a un análisis de varianza (ANDEVA)
y posteriormente las variables MS (g), MS (%) y TRC a
la prueba de comparación múltiple de Tukey (p≤ 0.05).
Los datos de MSfm (g), MSfm (%), MSfi (g), MSfi (%)
y MSft (g), se sometieron a la prueba de Kruskal Wallis y
posteriormente al test de DUNN (p≤0,05). La concentración
de polifenoles totales en hojas y frutos se analizó por medio
de un ANDEVA y utilizó la prueba de Duncan y Thamane (p≤
0.05), respectivamente. Todos los datos fueron analizados
con el paquete estadístico JMP 5.0®.
Resultados y discusión
Las variables productivas (MS g y MS %), medidas en estado
de floración, no presentaron diferencias significativas en las
fechas evaluadas; sin embargo, en la cuarta evaluación el
MS% obtenido con U. europaeus d2 fue significativamente
mayor al de los demás tratamientos, excepto para U. dioica
d2 (Figura 1).
En la Figura 1A los datos no se comportan de acuerdo a los
esperado, especialmente en la fecha tres en que se observa
una disminución de la concentración de la MS, lo que no se
visualiza en la producción (MS g) en la misma fecha (Figura
1B). No obstante, en términos generales los resultados
concuerdan con lo expuesto por Adler y Chase (2007),
señalando que los extractos acuosos de leguminosas afectan
positivamente la germinación, crecimiento y peso seco de las
121
by George et al. (2005) who considers solutions acetone/
water, sodium carbonate and gallic acid at a concentration
of 7/3 v/v, 75 g L-1 and 5 mg L-1 to 30 mg L-1, respectively.
The absorbance was measured at 760 nm in a UV visible
spectrophotometer, after 15 minutes of having been subjected
to a temperature of 50 °C, the results were expressed in mg of
gallic acid equivalents (EAG) in 100 g BMS.
Experimental design and statistical analysis
The experimental units were completely randomized within
the greenhouse. The resulting data were subjected to analysis
of variance (ANOVA) and subsequently the variables MS (g),
MS (%) and TRC, Tukey 's multiple comparison (p≤ 0.05).
MSFM data (g), MSFM (%), MSfi (g), MSfi (%) and MSFT
(g), were subjected to the Kruskal Wallis test and subsequently
to DUNN (p≤ 0.05 ). The total polyphenol concentration in
leaves and fruits were analyzed by an ANOVA and Duncan
test used and Thamane (p≤ 0.05), respectively. All data were
analyzed using the statistical package JMP 5.0®.
Results and discussion
The production variables (g MS MS %) measured in bloom,
no significant differences in the evaluated dates, but the
fourth assessment obtained from the MS % U. europaeus d2
was significantly greater than the other treatments, except
for d2 U. dioica (Figure 1).
In Figure 1A, the data do not behave according to the expected,
especially at the time that three is a decrease in the concentration
of the MS, which is not displayed on the production (MS g) on
the same date (Figure 1B). However, in general the results agree
with the statement of Adler and Chase (2007), noting that the
aqueous extracts of legumes positively affect the germination,
growth and dry weight of plants within the horticultural them .
Aguilar et al. (2005) stated that crop fertilization performed in
C. annuum based on N, P and K increase yield between 56%
and 69% (Kotur, 2008). According Ciompi et al. (1996) N
increases the photosynthetic efficiency and growth of plants;
however, U. europaeus d2 exists in the lowest concentration of
N and P with respect to the other treatments, as it corresponds
to the lower doses of extract concentration (Table 2).
This response is corroborated by Bajaj et al. (1979) who
found greater response in biomass production with the lowest
level of N, which is confirmed by Asenjo et al. (2000), Haq
122 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Ricardo Tighe Neira et al.
plantas, dentro de ellas las hortícolas. Aguilar et al. (2005),
afirman que fertilizaciones realizadas en cultivo de C. annuun
a base de N, P y K incrementan el rendimiento entre 56% y
69% (Kotur, 2008). Según Ciompi et al. (1996) el N incrementa
el crecimiento y eficiencia fotosintética de las plantas, sin
embargo, en U. europaeus d2 existe la menor concentración de
N y P respecto a los demás tratamientos, dado que corresponde
a la dosis de menor concentración de extracto (Cuadro 2).
and Mallarino (2000) stating that small amounts of N,
P and K applied as a foliar spray significantly increase
crop yields. The answer to the extract may be due to its
composition, since although this was not determined, the
literature indicates the presence of alkaloids and other
compounds considered secondary metabolites that cause
plant stress (Sepúlveda et al., 2003), possibly leads to the
concentration of dry matter, and in some cases associated
with the reduction in yield, making production less
attractive (Mitchell and Chassy, 2009).
35
Porcentaje de MS de los tratamientos en el tiempo.
30
25
MS (%)
20
15
10
5
0
60
50
Fecha 1
Fecha 2
Fecha 3
Fecha 4
Fecha 5
Rendimiento de los tratamientos en el tiempo.
U. europaeus (d1)
U. europaeus (d2)
U. dioica (d1)
U. dioica (d2)
Testigo
MS (g)
40
U. europaeus (d1)
U. europaeus (d2)
U. dioica (d1)
U. dioica (d2)
Testigo
30
20
10
0
-10
Fecha 1
Fecha 2
Fecha 3
Fecha 4
Fecha 5
Figura 1. Producción de biomasa de C. annuum. A) Contenido
MS (%) letras diferentes en el eje Y fecha 4 representan
diferencias estadísticamente significativas para la
prueba de Tuckey (p≤ 0.05); y B) Contenido MS (g) de C.
annuum en floración y período productivo. Mediciones
no presentan diferencias significativas (p> 0.05).
Figure 1. C. annuum biomass production. A) MS Content (%) in
different letters dated 4 axis represent statistically significant
differences for Tukey test (p≤ 0.05), and B) Contents MS (g) of
C. annuum flowering and productive period. Measurements
are not significantly different (p> 0.05).
Ésta respuesta es corroborada por Bajaj et al. (1979) quienes
encontraron mayor respuesta en producción de biomasa con
el nivel más bajo de N, lo que es confirmado por Asenjo et
The answer in the fourth round (Figure 1) is explained
by the growth stage of the crop (early fruiting) where the
concentration of MS is increased, showing a sigmoidal
growth. Botanical extracts independent and doses used,
the dry weight increased progressively with age of the
culture, but decreased in the last measurement, presumably
due to the mass loss by foliar senescence (Azofeifa and
Moreira, 2004). In this regard, Kläring (1999) found a
similar response to evaluate the dry weight accumulation
in pepper plants (C. annuum var. Grossum), which tends
to be sigmoidal (Sedano et al., 2005).
Regarding the fruit biomass production (Figure 2A),
no significant differences for the percentage of MSFM.
However, in the same figure, in treatments U. europaeus
d1 and d2, and d1 U. dioica, the percentage is significantly
higher MSfi U. dioica d2 and the control. Biomass
production in grams (Figure 2B) showed no significant
differences for treatments.
The results presented in the preceding paragraph are
not related to the level of nitrogen or phosphorus in the
doses of each treatment, since U. europaeus d2 has the
lowest values thereof while the greatest response in MS
%, the explanation may be associated with the origin
of the products, especially extracts of the legume U.
europaeus, which is corroborated by Adler and Chase
(2007) noting that the aqueous extracts of species of this
family positively affect plant dry weight. Moreover, the
concentration of metabolites causing abiotic stress such as
alkaloids (Batish et al., 2008) is probably less in U. dioica
d2 and nonexistent in the control.
The TRC has higher values in the measurements one and
two, although the difference with the control measurement
in three yes there are differences (Table 3). Ortíz et al.
(2005) note that the proportion of total biomass generated
in C. annuum is higher at the beginning of the flowering
123
Efecto de dos extractos botánicos en el desarrollo y contenido de polifenoles de ají (Capsicum annuum L.)
Respecto de la producción de biomasa de fruto (Figura 2A)
no existen diferencias significativas para el porcentaje de
MSfm. Sin embargo, en la misma figura, en los tratamientos
U. europaeus d1 y d2, y U. dioica d1, el porcentaje MSfi es
significativamente superior a U. dioica d2 y el testigo. La
producción de biomasa en gramos (Figura 2B) no presentó
diferencias significativas para los tratamientos evaluados.
Los resultados presentados en el párrafo precedente no están
asociados al nivel de nitrógeno ni fósforo de las dosis de cada
tratamiento, puesto que U. europaeus d2 tiene los valores más
bajos de los mismos y a la vez la mayor respuesta en MS%, su
explicación puede estar asociada al origen de los productos,
especialmente los extractos de la leguminosa U. europaeus,
lo que es corroborado por Adler y Chase (2007) señalando
que los extractos acuosos de especies de esta familia afectan
positivamente el peso seco de las plantas. Por otra parte, la
concentración de metabolitos causantes de estrés abiótico
tales como alcaloides (Batish et al., 2008) es probablemente
menor en U. dioica d2 e inexistente en el testigo.
La TRC presenta mayores valores en las mediciones uno
y dos, aunque sin diferencias con el testigo, que en la
medición tres en que sí se observan diferencias (Cuadro
20
18
MSfm
MSfi
14
12
a
a
a
a
16
MS (%)
La respuesta en la cuarta fecha (Figura 1) se explica por
el estado fenológico del cultivo (inicios de fructificación)
donde la concentración de MS se incrementa, presentando
un crecimiento sigmoidal. Independiente de los extractos
botánicos y dosis utilizadas, el peso seco aumentó
paulatinamente con la edad del cultivo, para finalmente
disminuir en la última medición, probablemente debido a la
pérdida de masa foliar por senescencia (Azofeifa y Moreira,
2004). Al respecto, Kläring (1999) encontró una respuesta
similar al evaluar la acumulación de peso seco en plantas
de pimentón (C. annuum var. Grossum), el que tiende a ser
sigmoidal (Sedano et al., 2005).
process and less for the rest of the life cycle tending to zero,
because the TRC is decreasing with the age of the plant,
which is due to the gradual increase in non-assimilatory
tissue, increasing the proportion of the structural part with
respect to metabolically active tissues because sigmoidal
growth curve that characterizes the plant (Sedano et al.,
2005).
a
a
a
a
10
b
b
8
6
4
2
0
U. europaeus (d1) U. europaeus (d2) U. dioica (d1) U. dioica (d2) Testigo
Tratamientos
40
MSt
MSfm
MSfi
30
a
a
a
a
MS (g)
al. (2000); Haq y Mallarino (2000) afirmando que pequeñas
cantidades de N, P y K aplicados en forma foliar aumentan
significativamente el rendimiento de cultivos. La respuesta
al extracto es posible se deba a su composición, dado que si
bien ésta no fue determinada, la literatura indica la presencia
de alcaloides y otros compuestos considerados metabolitos
secundarios que causan estrés vegetal (Sepúlveda et al.,
2003), lo que posiblemente conduzca a la concentración de
materia seca, y en algunos casos asociado a la disminución
del rendimiento, haciendo menos atractiva la producción
(Mitchell y Chassy, 2009).
20
a
aa
10
0
a
a
a a
a
a
a
a
U. europaeus (d1) U. europaeus (d2) U. dioica (d1) U. dioica (d2) Testigo
Tratamientos
Figura 2. Producción de biomasa de fruto de C. annuum. A)
Contenido MS (%); y B) Contenido MS (g). Letras
distintas en las columnas de igual tono indican diferencias
significativas según la prueba de DUNN (p≤ 0.05).
Figure 2. Biomass production of fruit of C. annuum. A) MS
Content (%) and B) MS Content (g). Different letters
in the same column indicate significant differences
according tone-testing DUNN (p≤ 0.05).
The difference between the control and U. europaeus
d2 probably due to the lower concentration of stresscausing substances from the extract, since it corresponds
to the lower dose. Moreover, the control and the most
concentrated dose (U. europaeus d1) had negative values,
which is related to the deleterious effect of alkaloids,
phenolic acids and other metabolites (Reigosa and
124 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Ricardo Tighe Neira et al.
3). Ortiz et al. (2005) señalan que la proporción de
biomasa total generada en C. annuum es mayor al inicio
del proceso de floración y menor durante el resto del ciclo
de vida con tendencia a cero, debido a que la TRC va
disminuyendo con la edad de la planta, lo que se debe al
aumento gradual de tejido no asimilatorio, incrementando
la proporción de la parte estructural con respecto a los
tejidos metabólicamente activos, debido a la curva de
crecimiento sigmoidal que caracteriza a los vegetales
(Sedano et al., 2005).
Pazos-Malvido, 2007), which in low levels and produce a
stimulatory effect at high concentrations could eventually
cause the opposite effect (Maximum and Lourenco, 2000).
In the case of U. dioica, phenolic acids present reported by
Grevsen et al. (2008); and Kopyt'Ko Lapinskaya (2008)
and saponins (Oleszek et al., 1999) may have caused the
response found. In this regard, and Reigosa and PazosMalvido (2007) indicated that phenolic acids and other
secondary metabolites have a detrimental effect on plant
growth.
Cuadro 3. Tasa relativa de crecimiento (TRC g g-1d-1) en floración.
Table 3 . Relative growth rate (TRC g g-1 d-1) in bloom.
Tratamiento
Testigo
U. europaeus d1
U. europaeus d2
U. dioica d1
U. dioica d2
TRC 1 (g g-1d-1)
TRC 2 (g g-1d-1)
TRC 3 (g g-1d-1)
0.02 ± 0.21 a
0.13 ± 0.09 a
0.05 ± 0.04 a
0.10 ± 0.13 a
0.07 ± 0.16 a
0.01 ± 0.14 a
0.03 ± 0.10 a
0.03 ± 0.10 a
0.00 ± 0.11 a
0.01 ± 0.07 a
(-) 0.06 ± 0.08 c
(-) 0.01 ± 0.04 b
0.08 ± 0.08 a
0.07 ± 0.05 ab
0.06 ± 0.11 ab
Letras distintas en las columnas indican diferencias significativas según test de Tukey (p≤ 0.05).
La diferencia entre el testigo y U. europaeus d2 probablemente
se deba a la menor concentración de sustancias causantes de
estrés del extracto, dado que corresponde a la dosis más baja.
Por otra parte, el testigo y la dosis de mayor concentración
(U. europaeus d1) presentaron valores negativos, lo que
se relaciona con el efecto nocivo de alcaloides, ácidos
fenólicos y otros metabolitos (Reigosa y Pazos-Malvido,
2007), que en bajos niveles producen un efecto estimulador
y en concentraciones elevadas pudieron eventualmente
causar el efecto contrario (Máximo y Lourenco, 2000). Para
el caso de U. dioica, la presencia ácidos fenólicos reportados
por Grevsen et al. (2008); Lapinskaya y Kopyt'Ko (2008)
y saponinas (Oleszek et al., 1999) pudieron haber causado
la respuesta encontrada. Al respecto, Reigosa y PazosMalvido (2007) señalan que ácidos fenólicos y otros
metabolitos secundarios tienen un efecto detrimental en el
crecimiento vegetal.
Polifenoles totales
En el Cuadro 4 se pueden observar diferencias estadísticamente
significativas en la concentración de polifenoles en hoja y
fruto en dos estados fenológicos de C. annuum. En floración
el testigo presenta la mayor concentración de polifenoles en
hoja, no así al finalizar el ciclo productivo en que los extractos
Total polyphenols
The Table 4 can be observed statistically significant
differences in the concentration of polyphenols in the
leaf and fruit in two phenological phases of C. annuum.
At flowering the witness has the highest concentration
of polyphenols in leaf, but not the end of the production
cycle that extracts presented the highest values except U.
dioica d1. Regarding the fruit evaluation is clearer effect
in favor of U. europaeus d2.
The statistical differences found in leaf to flowering and
end of the production cycle would be associated with the
defense strategies of the plant under conditions of biotic
and abiotic stresses (Reyes et al , 2005), in this case,
probably because the high level of alkaloids and lectins
(Max et al., 2006) of U. europaeus, and phenolic acids
(Grevsen et al. 2008; Lapinskaya and Kopyt'Ko, 2008),
and saponins (Oleszek et al., 1999), among others present
in U. dioica, inducing the synthesis and accumulation of
low molecular weight molecules known as metabolites
(Sepúlveda et al., 2003), as well as the presence coumarins,
quinones and steroids which are reported allelopathic
(Batish et al., 2008), which can contribute to the generation
of stress on the species treated.
125
Efecto de dos extractos botánicos en el desarrollo y contenido de polifenoles de ají (Capsicum annuum L.)
presentan los mayores valores a excepción U. dioica d1.
Respecto de la evaluación en frutos el efecto es más claro
en favor de U. europaeus d2.
The concentrations reported in this study are higher than
those reported by Lan et al. (2005) who obtained in oregano
(Origanum vulgare L.) and cinnamon (Cinnamomum verum)
Cuadro 4. Concentración polifenoles (mg EAG 100 g-1) en hojas y frutos de C. annuum.
Table 4. Polyphenol concentration (mg EAG 100 g-1) in leaves and fruits of C. annuum.
Tratamiento
Testigo
U. europaeus d1
U. europaeus d2
U. dioica d1
U. dioica d2
Floración*
4.180.88 ± 0.41 a
3.606.43 ± 0.48 ab
4.247.95 ± 0.43 a
3.097.22 ± 0.46 b
3.858.80 ± 0.42 a
Hoja
Final del ciclo productivo*
2.120.81 ± 0.82 b
3.162.17 ± 0.62 a
3.082.13 ± 0.48 ab
3.149.72 ± 0.41 a
2.368.18 ± 0.32 b
Letras distintas en las columnas indican diferencias significativas según la prueba de Duncan* y de Thamane** (p≤ 0.05).
Las diferencias estadísticas encontradas en hoja para
floración y final del ciclo productivo estarían asociadas a
las estrategias de defensa de la planta ante condiciones de
estrés biótico y abiótico (Reyes et al., 2005), en este caso,
dado probablemente por el alto nivel de alcaloides y lectinas
(Máximo et al., 2006) de U. europaeus, y ácidos fenólicos
(Grevsen et al., 2008; Lapinskaya, y Kopyt'Ko, 2008) y
saponinas (Oleszek et al., 1999), entre otros presentes en
U. dioica, induciendo la síntesis y acumulación moléculas
de bajo peso molecular conocidos como metabolitos
secundarios (Sepúlveda et al., 2003), así como también a
la presencia cumarinas, quinonas y esteroides de los que se
reporta efecto alelopático (Batish et al., 2008), que pueden
contribuir a la generación de estrés en la especie tratada.
Las concentraciones reportadas en este estudio son superiores
a las señaladas por Lan et al. (2005) quienes obtuvieron en
orégano (Origanum vulgare L.) y canela (Cinnamomum
verum) entre 540 mg EAG por 100 g-1 y 1.850 mg EAG por 100
g-1, respectivamente. Sin embargo, inferiores a los presentados
por Pastore (2006) que reportó entre 8.000 mg EAG por 100
g-1 y 12.000 mg EAG por 100 g-1 en hojas de té verde.
En frutos el comportamiento fue similar al encontrado en
hoja, con valores significativamente mayores (p≤ 0.05) en
U. europaeus d2 con diferencias del orden de 36% respecto
del testigo, lo que ha sido asociado al efecto estimulante del
metabolismo secundario asociado a la presencia de alcaloides
u otros compuestos (Batish et al., 2008), en C. annuum el
efecto fue probado por Adler y Chase (2007). Existen
Frutos
Final del ciclo productivo**
2.152.33 b
1.792.85 b
2.941.04 a
2.364.6 b
2.236.37 b
between EAG 540 mg 100 g-1 and 1.850 mg EAG 100
g-1, respectively. However, lower than those presented by
Pastore (2006) which reported EAG 8 000 mg per 100 g-1
and EAG 12 000 mg per 100 g-1 in green tea leaves.
In fruits, the behavior was similar to that found in leaf, with
significantly higher values ( p≤ 0.05) in U. europaeus
d2 differences of about 36% compared to the control,
which has been associated with secondary metabolism
stimulating effect associated with the presence of alkaloids
or other compounds (Batish et al., 2008), C. annuum
effect was tested by Adler and Chase (2007). There
results directly associated polyphenols concentration and
presence of ethylene pigments (Park et al., 2006, Solomon
et al., 2006).
Conclusions
Aqueous extracts of U. europaeus and U. dioica, at the doses
evaluated, generated effects in the concentration of biomass
production and concentration of polyphenols, d2 dose being
U. europaeus the one with the highest effect, therefore, it
is feasible the use of these extracts in the cultivation of C.
annuum, to improve functional quality of it.
End of the English version
126 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Ricardo Tighe Neira et al.
resultados que asocian directamente la concentración de
polifenoles a pigmentos y presencia de etileno (Park et al.,
2006; Solomon et al., 2006).
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Conclusiones
Los extractos acuosos de U. europaeus y U. dioica, en las
dosis evaluadas, generan efectos en la concentración de
la producción de biomasa y concentración de polifenoles,
siendo la dosis d2 de U. europaeus la de mayor efecto, por
lo tanto, es factible la utilización de estos extractos en el
cultivo de C. annuum, al mejorar calidad funcional de éste.
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Análisis de la calidad sanitaria de nopal verdura
en Otumba, Estado de México*
Analysis of the sanitary quality of nopal
in Otumba, State of Mexico
Juan Gabriel Angeles-Núñez1, José Luis Anaya-López1, Ma. de Lourdes Arévalo-Galarza2, Gabriel Leyva-Ruelas3, Socorro
Anaya Rosales2 y Talina Olivia Martínez-Martínez1§
Campo Experimental Bajío- INIFAP. Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km 6.5. C. P. 38110, Celaya, Guanajuato. Tel. 461 611 5323. Ext. 166, 212 y 123.
([email protected]; [email protected]; [email protected]). 2Línea Prioritaria de Investigación en Inocuidad, Calidad de Alimentos
y Bioseguridad (LPI-7), Campus Montecillo-Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco. km 36.5. Texcoco, México. C. P. 56230. ([email protected];
[email protected]). 3Universidad Autónoma Chapingo. Carretera México-Texcoco. km 38.5. Texcoco, México. C. P. 56230 ([email protected]). §Autora
para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
Para la exportación de nopal verdura, México debe cumplir con
los requisitos sanitarios de cada país. Una forma de garantizar
la inocuidad de este producto es implementar buenas prácticas
agrícolas (BPA). Sin embargo, sólo unos pocos productores
de nopal verdura poseen reconocimiento en BPA. El objetivo
del presente trabajo fue evaluar la calidad sanitaria de nopal
verdura en punto de embarque de productores que usan
BPA. Se seleccionaron al azar 10 productores de Otumba,
Estado de México pertenecientes a una sociedad rural con
reconocimiento BPA, y se tomaron muestras combinadas
de nopal en punto de embarque durante los meses de
comercialización de marzo de 2008 a mayo de 2009. Se
determinó la carga de bacterias mesófilas aerobias (BMA),
Coliformes totales (CT), Salmonella sp. y Escherichia coli, así
como residuos de plaguicidas. Sólo 8% y 3% de las muestras
rebasaron los límites especificados por la ICMSF en el conteo
de BMAy CT, respectivamente. Una de las muestras colectadas
en mayo de 2009 estuvo contaminada con Escherichia coli, y
ninguna con Salmonella sp. Cinco productores rebasaron los
límites permisibles de BMA, y dos los de CT en una de sus
muestras. Estos casos se relacionaron con escasa higiene de
los contenedores y el medio de transporte. Adicionalmente, se
To export nopal, Mexico must meet the health requirements
of each country. One way to ensure the safety of this
product is to implement good agricultural practices
(GAP). However, only a few have nopal producers BPA
recognition. The aim of this study was to evaluate the
sanitary quality of nopal shipping point for producers using
BPA. We randomly selected 10 producers Otumba, State
of Mexico belonging to a rural society with appreciation
BPA, and sampled nopal combined shipping point during
the months of March commercialization 2008 to May
2009. The load of aerobic mesophilic bacteria (BMA)
was determined, Total Coliforms (TC), Salmonella sp.
and Escherichia coli, as well as pesticide residues. Only
8% and 3% of the samples exceeded the limits specified
by the count ICMSF BMA and CT, respectively. One of
the samples collected in May 2009 was contaminated
with Escherichia coli, and none with Salmonella sp.
Five producers exceeded the permissible limits of BMA,
and two those of CT in one of their samples. These cases
were related to poor hygiene of containers and means of
transport. Additionally, residues were detected one or
more pesticides in 8% of the samples. Indicating partial
* Recibido: abril de 2013
Aceptado: noviembre de 2013
130 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Juan Gabriel Angeles-Núñez et al.
detectaron residuos de uno o varios plaguicidas en 8% de las
muestras. Indicando el cumplimiento parcial de las BPA por
estos productores en particular. Los resultados indican que el
nopal verdura producido con BPA cumple con los requisitos
sanitarios para exportación.
fulfillment of GAP by these producers in particular. The
results indicated that nopal produced with BPA meets the
sanitary requirements for export.
Palabras clave: Opuntia ficus-indica, buenas prácticas
agrícolas, calidad microbiológica, residuos de plaguicidas,
seguridad del consumidor.
Introducción
En México, la producción de hortalizas representa 1.6% del
valor total de la producción nacional agrícola con un valor de
más de 56 695 millones de pesos, y el nopal verdura (Opuntia
spp.) se encuentra entre las 15 principales hortalizas cultivadas
(SIAP, 2012). En las últimas dos décadas la incidencia de
enfermedades gastrointestinales e intoxicaciones por el
consumo de hortalizas ha incrementado considerablemente
debido a la presencia de contaminantes biológicos o químicos
(Johnston et al., 2006; Tzschoppe et al., 2012).
Aunque en México no existen registros de brotes de
enfermedades causados directamente por el consumo de
nopal verdura, desde el año 2000, el SENASICA promueve
la implementación de sistemas de reducción de riesgos
de contaminación (SRRC), con la finalidad de reducir
el riesgo de contaminación en la producción de frutas y
hortalizas. Los SRRC integran medidas y procedimientos
para garantizar que las condiciones sanitarias durante el
proceso de producción primaria sean óptimas, a través de
la aplicación de BPA (DOF, 2007).
Dentro de los lineamientos para implementar los SRRC
se requiere validar la ejecución de las BPA mediante el
registro de las actividades y realizando periódicamente
análisis microbiológicos y de residuos de plaguicidas. Los
resultados de estos análisis deben cumplir con los límites
máximos establecidos en la normatividad nacional o del país
al que se desea exportar. Aunque México no se ha establecido
ninguno de estos límites, algunas normas internacionales
como las de la International Commission on Microbiological
Specifications for Foods (ICMSF, 2002), el Codex
alimentariux (FAO-WHO, 2000), European Comission
(EC, 2011), y la Environmental Protection Agency (EPA,
2011) indican los límites máximos permisibles de BMA, CT
y residuos de plaguicidas.
Key words: Opuntia ficus-indica, good agricultural
practices, microbiology, pesticide residues, consumer safety.
Introduction
In Mexico, vegetable production represents 1.6 % of total
national agricultural production with a value of more
than 56 695 million pesos, and prickly pear (Opuntia
spp.) among the top 15 vegetables grown (SIAP, 2012).
In the last two decades, the incidence of gastrointestinal
diseases and poisoning by consumption of vegetables has
increased considerably due to the presence of biological or
chemical contaminants (Johnston et al., 2006; Tzschoppe
et al., 2012).
Although in Mexico there are no records of outbreaks of
diseases directly caused by the consumption of nopal, since
2000, SENASICA systems promotes the implementation
of risk reduction of pollution (SRRC), in order to reduce
the risk of contamination in the production of fruits and
vegetables. The SRRC integrated measures and procedures
to ensure that sanitary conditions during the primary
production process are optimized through the application
of EPS (DOF, 2007).
Within the guidelines to implement, the SRRC is necessary
to validate the implementation of GAP by recording and
performing regular activities microbiological and pesticide
residue. The results of these analyzes must comply with
the maximum limits established in national regulations or
the country to which you want to export. Although Mexico
has not established any of these limits, some international
standards such as the International Commission on
Microbiological Specifications for Foods (ICMSF, 2002),
Codex alimentariux (FAO-WHO, 2000), European
Commission (EC, 2011), and the Environmental Protection
Agency (EPA, 2011) indicate the maximum permissible
limits of BMA, CT and pesticide residues.
In Mexico, the SRRC has been implemented on a larger
scale in export crops such as pepper, broccoli, tomato,
onion, tomato, and in recent years the traditional crops like
nopal whose export demand has increased in recent years
Análisis de la calidad sanitaria de nopal verdura en Otumba, Estado de México
131
En México, los SRRC se han implementado en mayor
escala en cultivos de exportación como chile, brócoli,
jitomate, cebolla, tomate, y en los últimos años a los cultivos
tradicionales como el nopal verdura, cuya demanda de
exportación ha incrementado en los últimos años (Callejas
et al., 2006), y que destaca desde épocas prehispánicas por
su importancia cultural, alimenticia, y económica (FloresValdez, 2003). Tan solo en 2011, la superficie cultivada de
nopal en México fue de más de 12,644 hectáreas, generando
un valor de producción de $ 1 340 millones de pesos (SIAP,
2012) y el sustento de alrededor de 2 500 productores de
nopal (Terán-Varela y Alcántara-Hernández, 2009). El 86%
de la producción nacional se concentró en el Distrito Federal,
Morelos y el Estado de México (SIAP, 2012). Alrededor de
70% de la producción nacional se comercializa en la Central
de Abasto de Iztapalapa, en la Ciudad de México (SaraviaTasayco, 2002; Callejas et al., 2006).
(Callejas et al., 2006), and highlights from prehispanic
times for its cultural, nutritional, and economic (FloresValdez, 2003). In 2011 alone, the area cultivated cactus
in Mexico was more than 12 644 hectares, generating a
production value of $ 1 340 million pesos (SIAP, 2012)
and the livelihoods of around 2500 nopal producers
(Terán-Varela and Alcántara-Hernández , 2009). 86% of
domestic production is concentrated in the Federal District,
Morelos and the State of Mexico (SIAP, 2012). About 70
% of domestic production is sold in the Central de Abasto
of Iztapalapa, in Mexico City (Saravia-Tasayco, 2002;
Callejas et al., 2006).
Mientras que los principales mercados internacionales
son Estados Unidos de América, Canadá, Japón, España
y Francia, con exportaciones de hasta 20 mil toneladas
que generaron un valor de producción aproximado de
$ 50 millones de dólares. Sin embargo, el principal
consumidor es Estados Unidos de América, quién importa
aproximadamente 1 650 t en fresco y 4 000 t de productos
procesados para abastecer el consumo de los connacionales
que residen en este país y que se concentran en Los Ángeles,
San Diego, Houston, Dallas, San Antonio y Chicago (FloresValdez, 2003; Ramírez et al., 2012).
Hasta el momento no existen antecedentes de rechazo
de cargamentos de nopal verdura por problemas de
contaminación biológica; sin embargo, Hernández et al.
(2009) determinaron que existe el riesgo de contaminación
microbiológica por el contacto de los cladodios con agua
de riego y suelo contaminado. En cuanto a contaminación
química, la FDA (2013), documentó que en 2013 detectaron
residuos de clorpirifós etílico en un cargamento de nopal
producido en Chihuahua.
Aunque existe un sistema producto de nopal por estado,
no todos los productores implementan los SRRC, lo que
dificulta el control de la calidad sanitaria de su producción
con fines de exportación. Para prevenir el rechazo del nopal
verdura destinado al mercado internacional, desde 2007
algunas unidades de producción ubicadas en el Distrito
Federal, Puebla, Zacatecas y Estado de México lograron
el reconocimiento en la aplicación de BPA (SENASICA,
2007).
While major markets are USA, Canada, Japan, Spain and
France, with exports up 20 000 tonnes, which generated a
production, value of approximately $ 50 million. However,
the main consumer is the United States of America, who
cares about 1 650 t 4 000 t fresh and processed products to
the consumption of Mexican nationals living in this country
and are concentrated in Los Angeles, San Diego, Houston,
Dallas, San Antonio and Chicago (Flores-Valdez, 2003,
Ramírez et al., 2012).
So far, there is no history of rejection of shipments by nopal
biological pollution problems; however, Hernández et al.
(2009) determined that there is the risk of microbiological
contamination by contact of the cladodes with irrigation
water and contaminated soil. As for chemical contamination,
the FDA (2013) documented that in 2013 detected ethyl
chlorpyrifos residues in a shipment of nopal produced in
Chihuahua.
Although there is a system nopal product by state, not all
producers implement the SRRC, making it difficult to
control the sanitary quality of their production for export.
To prevent rejection of nopal destined for the international
market, since 2007 some production units located in Mexico
City, Puebla, Zacatecas, State of Mexico recognition
achieved in implementing BPA (SENASICA, 2007).
The State of Mexico is the third largest producer of nopal
vegetable, and contributes 8% of domestic production ,
some producers of top producing municipalities are located
in Otumba, San Martín de las Pirámides, Temascalapa,
Nopaltepec, Axapusco, and San Juan Teotihuacán
were grouped into 134 organizations to facilitate the
commercialization of this vegetable (SAGARPA, 2012).
However, only a group of 14 farmers in rural society
constituted PRONACUA, S C R L C V, and GAP achieved
132 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Juan Gabriel Angeles-Núñez et al.
El Estado de México es el tercer productor más importante
de nopal verdura, y aporta 8% de la producción nacional,
algunos productores de los municipios con mayor
producción están ubicados en Otumba, San Martín de las
Pirámides, Temascalapa, Nopaltepec, Axapusco, y San Juan
Teotihuacan se agruparon en 134 organizaciones para facilitar
la comercialización de esta hortaliza (SAGARPA, 2012).
Sin embargo, solo un grupo de 14 productores constituidos
en la sociedad rural PRONACUA, S. C. de R. L. de C. V.,
logró el reconocimiento en BPA durante 2008 y 2009. Este
grupo de productores pioneros pueden servir de ejemplo a
otros productores, motivándolos a implementar los SRRC,
y permitir la apertura de nuevos canales de comercialización
que abastecen a los sectores que demandan productos inocuos.
recognition in 2008 and 2009. This pioneering producer
group can serve as an example to other producers,
encouraging them to implement the SRRC, and allow
opening new marketing channels that cater to demand safe
products sectors.
De manera que la implementación de BPA en las unidades
de producción de nopal verdura, debería reducir los riesgos
de contaminación y permitir el cumplimiento de los límites
microbiológicos y de residuos de plaguicidas establecidos en
la normatividad nacional e internacional. Por lo que el objetivo
del presente trabajo fue evaluar la calidad microbiológica
y toxicológica de nopal verdura en punto de embarque de
productores que usan las BPA como parte de sus SRRC.
Materials and methods
Materiales y métodos
Productores participantes
Este trabajo se realizó con la participación de productores
cooperantes de la sociedad rural PRONACUA, S. C. de R. L.
de C. V, ubicada en el municipio Otumba, Estado de México.
En la fecha en que se realizó el estudio, esta organización
estaba integrada por 14 productores de nopal, cuyas unidades
de producción fueron reconocidas por el SENASICA en la
aplicación de BPA. Los muestreos se realizaron con base
en la disposición de los productores y la disponibilidad de
materia prima. En 2008, las fechas de muestreo fueron el
10 de marzo, 13 de junio, 02 de septiembre, y 21 de octubre,
mientras que en 2009 el 21 de enero y 15 de mayo.
Calidad microbiológica
Se eligieron al azar 10 productores participantes, a los que
se les identificó numéricamente del 1 al 10. Se tomaron
muestras combinadas de nopal de 1 kg a partir de cajas
provenientes de las unidades de producción de cada
productor, que se encontraban colocadas en vehículos con
Therefore, the implementation of GAP in production units
of nopal should reduce the risks of contamination and enable
compliance with the microbiological limits for pesticide
residues established by national and international standards.
So the aim of this study was to evaluate the microbiological
and toxicological quality nopal shipping point for producers
using GAP as part of their SRRC.
Producers participating
This work was conducted with the participation of
cooperating producers of rural society PRONACUA, S C R
L C V, located in the municipality Otumba, State of Mexico.
At the time the study was conducted, this organization had 14
members of nopal producers, whose production units were
recognized by SENASICA in implementing BPA. Sampling
was conducted based on the willingness of producers and raw
material availability. In 2008, sampling dates were March
10, June 13, September 02, and October 21, while in 2009
the January 21 and May 15.
Microbiological quality
10 were randomly selected participating farmers, who are
identified numerically from 1 to 10. Combined samples
were nopal 1 kg boxes from units from each producer, which
were placed in vehicles cooling system, ready for shipment
to domestic and international markets, in such a way that
the end of the study analyzed 60 samples.
Microbiological quality was determined by aerobic
mesophilic bacteria count (BMA), total coliforms (TC),
and the detection of Salmonella sp. Dilution was prepared
primary (1:10) by mixing 25 g of sample with thorns nopal
225 mL casein peptone (BD Bioxon®) at 0.1 %. The mixture
was homogenized for 1 min at 200 rpm in a glass blender
previously sterilized using an aluminum blender with two
speed motor 400 watts. Subsequently, decimal dilutions from
10-1 to 10-4 (Pascual and Calderón, 2000). All incubations
Análisis de la calidad sanitaria de nopal verdura en Otumba, Estado de México
133
sistema de refrigeración, listas para su envío al mercado
nacional e internacional; de tal forma, que al finalizar el
estudio se analizaron un total de 60 muestras.
at 37 °C were performed in an incubator (Thermo Scientific®
model 3EG). BMA count was performed on 3M Petrifilm
plates (Saint Paul, MN, USA), for which were planted in
triplicate aliquots of 1 mL of the dilutions 10-2, 10-3 and
10-4, and incubated at 37 °C for 24 h. The results were
expressed as colony forming units per gram of sample (CFU
g-1) (AOAC, 2000).
La calidad microbiológica se determinó mediante el
recuento de bacterias mesófilas aerobias (BMA), coliformes
totales (CT), y la detección de Salmonella sp. Se preparó
una dilución primaria (1:10) mezclando 25 g de muestra
de nopal verdura con espinas en 225 mL de peptona de
caseína (BD Bioxon®) al 0.1%. La mezcla se homogenizó
por 1 min a 200 rpm en un vaso de licuadora de aluminio
previamente esterilizado, se utilizó una licuadora Oster®
de dos velocidades, motor de 400 watts, mod. 450-20.
Posteriormente, se prepararon diluciones decimales de 10-1 a
10-4 (Pascual y Calderón, 2000). Todas las incubaciones a 37
°C se realizaron en incubadora (Thermo Scientific®, modelo
3EG). El recuento de BMA se realizó en placas PetrifilmTM
3M (Saint Paul, MN, USA), para lo cual se sembraron por
triplicado alícuotas de 1 mL de las diluciones 10-2, 10-3 y
10-4, y se incubaron a 37 ºC durante 24 h. Los resultados
se expresaron como unidades formadoras de colonias por
gramo de muestra (UFC g-1) (AOAC, 2000).
Para la detección de CT se inoculó por triplicado 1 mL de caldo
lauril sulfato triptosa (Bioxon®) con las diluciones 10-2, 10-3 y
10-4, se colocaron tubos Durham para la detección de gas, y se
incubaron a 37 °C por 48 h. Los resultados se expresaron como
log10 del número más probable por gramo de muestra (log NMP
g-1). Para fines de discusión, el NMP g-1 (cantidad de bacterias
posiblemente presentes en un gramo muestra) se comparó
con UFC g-1 (número de colonias por gramo de muestra),
considerando que una bacteria viable forma una colonia.
For the detection of CT was inoculated in triplicate 1 mL
lauryl sulfate tryptose broth (Bioxon®) dilutions 10-2, 10-3
and 10-4, Durham tubes were placed for detecting gas, and
incubated at 37 °C for 48 h. The results were expressed
as log10 most probable number per gram of sample (g
logMPN-1). For discussion purposes, the MPN g-1 (number of
bacteria possibly present in one gram sample) was compared
with CFU g-1 (number of colonies per gram of sample),
considering that a viable bacteria form a colony.
The presence of Escherichia coli was determined from the
tubes that were positive for CT. Three hoes seeded EC broth
(Merck®), incubated at 45.5 °C in a water bath for 48 h later
took hoe positive tubes (with gas within the tubes Durham)
and replanted amid sodium lauryl sulfate broth immediately
proceeded to the isolation and differentiation of bacteria on
plates with eosin methylene blue agar (EMB, BD Bioxon®).
The confirmation was made by biochemical tests IMViC
(Pascual and Calderón, 2000).
La presencia de Escherichia coli se determinó a partir de los
tubos que fueron positivos a CT. Se sembraron tres azadas
en caldo EC (Merck®), se incubaron a 45.5 °C en baño maría
por 48 h, posteriormente, se tomó una azada de los tubos
positivos (con gas dentro de los tubos Durham) y se resembró
en medio de caldo lauril sulfato de sodio, inmediatamente
se procedió al aislamiento y diferenciación de la bacteria en
placas con agar eosina azul de metileno (EMB, BD Bioxon®).
La confirmación se hizo mediante las pruebas bioquímicas
IMViC (Pascual y Calderón, 2000).
Detection of Salmonella spp., was made according to
NOM-114- SSA1-1994 (DOF, 2005). Due to the restriction
rules for the presence of Salmonella in foods, confirmation
of presumptive colonies was performed by chain reaction
(PCR). DNA extraction was performed from a bacterial
culture grown on 1.5 mL of Luria Bertani (LB) at 37 °C
for 18 h. The bacteria were recovered by centrifugation
at 8000 rpm for 5 min, and the pellet was washed twice
with bacterial distilled water. The bacteria were lysed
by resuspending the bacterial pellet in 1 mL of distilled
water and heating at 95 °C for 5 min in a water bath. Once
cooled the sample was centrifuged at 13 000 rpm for 10
min, the supernatant was transferred (DNA problem) to
sterile microfuge tubes and stored frozen until used in
PCR amplification.
La detección de Salmonella spp., se realizó conforme a la
Norma NOM-114-SSA1-1994 (DOF, 2005). Debido a la
restricción normativa por la presencia de Salmonella en
alimentos, la confirmación de las colonias presuntivas se
realizó por reacción en cadena de la polimerasa (PCR por
Stn
571
initiators
were
used
(5'-GCGGTCGGTCCCACTTTCTTTTG-3') and Stn 971
(5'-ACTACCTGCTCTCGCCCAATGCTT-3'), which
amplify a 260 bp fragment of the gene stn. The amplification
reactions contained 3 µL DNA problem, one of the
134 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Juan Gabriel Angeles-Núñez et al.
sus siglas en inglés). La extracción de ADN se realizó a partir
de un cultivo bacteriano crecido en 1.5 mL de medio Luria
Bertani (LB) a 37 °C por 18 h. Las bacterias se recuperaron
por centrifugación a 8000 rpm por 5 min, y se lavó la pastilla
bacteriana dos veces con agua destilada. Las bacterias se
lisaron resuspendiendo la pastilla bacteriana en 1 mL de agua
destilada y calentando a 95 °C durante 5 min en baño María.
Una vez fría la muestra, se centrifugó a 13 000 rpm por 10
min, se transfirió el sobrenadante (ADN problema) a tubos
de microcentrífuga estériles y se guardó en congelación
hasta su uso en la amplificación por PCR.
oligonucleotides PL Stn 10 pmol, 3 L of 10X Taq polymerase
buffer, 2.5 L of 2.5 mM dNTPs, 2.1 L of 25 mM MgCl2,
0.3 L of 1.5 U Taq Polymerase and 17.1 L of H2O to a final
volume of 30 µL. Amplification was performed in a thermal
cycler (BioRad®) and consisted of one cycle of denaturation
at 94 °C for 5 min, followed by 25 cycles of 94 °C for 1 min,
55 ° C for 1 min, 72 ° C for a period of 1 min at 72 ° C for 5
min. We used a positive control (+ SNT Salmonella DNA)
a negative one (SNT- Salmonella DNA) and an additional
control commonly used in the laboratory. The amplification
products were subjected to electrophoresis in 1% agarose
and stained with ethidium bromide. Used a 100 bp marker
(Gibco BRL Rockville, Md.) for detecting the sizes of
the PCR products. The results were observed using a UV
transilluminator and images were captured with a photodocumentary EDAS 290 (Kodak).
Se usaron los iniciadores Stn 571
(5’-GCGGTCGGTCCCACTTTCTTTTG-3’) y Stn 971
(5’-ACTACCTGCTCTCGCCCAATGCTT-3'), que
amplifican un fragmento de 260 bp del gen stn. Las reacciones
de amplificación contenían 3 µL del ADN problema, 1 µL de
los oligonucleótidos Stn 10 pmol, 3 µL de buffer 10X para
Taq Polimerasa, 2.5 µL de dNTPs 2.5 mM, 2.1 µL de MgCl2
25 mM, 0.3 µL de Taq Polimerasa 1.5 U y 17.1 µL de H2O,
para un volumen final de 30 µL. La amplificación se realizó
en un termociclador (BIORAD®) y consistió de un ciclo de
desnaturalización inicial a 94 °C por 5 min, seguidos por 25
ciclos de 94 °C por 1 min; 55 °C por 1 min; 72 °C por 1 min
y un periodo final a 72 °C por 5 min. Se utilizó un control
positivo (ADN de Salmonella snt+), un negativo (ADN de
Salmonella snt-), así como un testigo adicional de uso común
en el laboratorio. Los productos de amplificación fueron
sometidos a electroforesis en geles de agarosa al 1% y teñidos
con bromuro de etidio. Se utilizó un marcador de 100 pb (Gibco
BRL Rockville, Md.) para la detección de los tamaños de los
productos de PCR. Los resultados se observaron mediante un
transiluminador de luz UV y las imágenes fueron capturadas
con un fotodocumentador EDAS 290 (Kodak).
Análisis estadístico
El análisis estadístico de los resultados de las variables
respuesta BMA y CT en nopal verdura, se realizó mediante un
análisis de varianza (ANOVA). Para determinar diferencias
significativas en las cargas microbianas entre las fechas de
muestreo y entre productores, se utilizó la prueba de Tukey
(p≤ 0.05), con el Programa SAS 9.0 (SAS Institute Inc., 2002).
Statistical analysis
Statistical analysis of the results of response variables
BMA and nopal CT was performed by analysis of variance
(ANOVA). To determine significant differences in microbial
loads between sampling dates and between producers we
used the Tukey test (p≤ 0.05), with the program SAS 9.0
(SAS Institute Inc., 2002).
Toxicological quality
To determine the presence of residues of organochlorine
pesticides, organophosphorus, organo and pyrethroids
multiresidue method used by the FDA (1994), and a
determination was made only in the laboratory CESAVEM
certificate. Due to the high cost of service, in each sample
were randomly selected four producers and four samples
were taken 3 kg combined nopal, for a total of 24 samples
for the six samples. The samples were collected aseptically
into polyethylene bags 25 x 33 cm, previously sterilized
with UV light at 265 nm, transported at 4 °C and kept frozen
until analysis.
Calidad toxicológica
The detection limit was 0.01 to 0.08 ppm, with a
recovery percentage > 80%. During sampling continued
communication with technical staff and producers,
CESAVEM for information related to the presence of cactus
pests and pesticides that were applied in the study region.
Para determinar la presencia de residuos de plaguicidas
organoclorados, organofosforados, organonitrogenados y
piretroides se utilizó el método de multiresiduos de la FDA
The toxicological risk by consuming contaminated by
pesticides nopal was estimated using the methodology
described by Aldana-Madrid et al. (2008). The
Análisis de la calidad sanitaria de nopal verdura en Otumba, Estado de México
135
(1994), y se realizó una determinación única en el laboratorio
certificado del CESAVEM. Debido al alto costo del servicio,
en cada muestreo se eligieron al azar cuatro productores y
se tomaron cuatro muestras combinadas de 3 kg de nopal
verdura, para obtener un total de 24 muestras durante los
seis muestreos. Las muestras se colectaron asépticamente
en bolsas de polietileno de 25 x 33 cm, previamente
esterilizadas con luz UV a 265 nm, se transportaron a 4 °C
y se mantuvieron en congelación hasta su análisis.
calculation of the estimated daily intake (EDI) was
performed using the formula described by Valenzuela et
al. (2001):
El límite de detección fue de 0.01 a 0.08 ppm, con un
porcentaje de recuperación >80%. Durante el muestreo
se mantuvo comunicación con el personal técnico del
CESAVEM y con los productores, para obtener información
relacionada a la presencia de plagas de nopal y a los
plaguicidas que se aplicaban en la región de estudio.
El riesgo toxicológico por el consumo de nopal verdura
contaminado por plaguicidas se estimó con la metodología
descrita por Aldana-Madrid et al. (2008). El cálculo de la
ingesta diaria estimada (IDE) se realizó con la fórmula
descrita por Valenzuela et al. (2001):
IDE= ∑Ci
C
NDK
Donde: Σ ci= es la suma de las concentraciones de los
plaguicidas evaluadas en nopal (mg kg-1); C= es el consumo
anual de nopal por persona (5.8 kg/año) (Berger et al., 2006);
N= es el número de muestras analizadas (N=4); D= es el
número de días en un año (365 días); y K= es el peso corporal
promedio del consumidor (70 kg). Las ingestas diarias
admisibles (IDA) se obtuvieron de los datos publicados por
la FAO-WHO (1993, 1996, 1997, 1998, 2000). El riesgo
toxicológico por el consumo de nopal de la zona de estudio
se estimó comparando la sumatoria de IDA’s y las IDE’s
(Aldana-Madrid et al., 2008), y por la relación IDE/IDA,
si el la proporción excede a 1.0 el riesgo toxicológico se
considera alto (Tsakiris et al., 2011).
Resultados y discusión
Calidad microbiológica de cladodios de nopal verdura
Los valores promedio de las cargas microbiológicas para
BMA estuvieron en un rango de 3.40 a 3.89 log UFC g-1, y
el de CT de 0.33 a 0.84 log NMP g-1, sin que se detectaran
diferencias significativas por medio de la prueba de Tukey
IDE= ∑Ci
C
NDK
Where: Σ ci = the sum of the concentrations of pesticides
evaluated in nopal (mg kg-1), C = the annual consumption per
person nopal (5.8 kg/year) (Berger et al., 2006); N = number
of samples analyzed (N = 4), D = the number of days in a
year (365 days), and K = the average consumer body weight
(70 kg). The daily intakes (ADIs) were obtained from data
published by FAO-WHO (1993, 1996, 1997, 1998, 2000).
The toxicological risk by eating cactus of the study area was
estimated by comparing the sum of IDA's and IDE's (Aldana
-Madrid et al., 2008), and the relationship IDE/IDA, if the
ratio exceeds 1.0 the toxicological risk is considered high
(Tsakiris et al. 2011).
Results and discussion
Microbiological quality nopal cladodes
The average values for BMA microbiological loads ranged
from 3.40 to 3.89 log CFU g-1, and CT of 0.33 to 0.84 log
MPN g-1, no significant differences were detected using the
Tukey test (p≤ 0.05, Table 1). The 4 nopal producer presented
the highest average of BMA (3.89 ± 1.44 log CFU g-1), while
the producer 9 had the highest CT load (0.84 ± 0.91 log MPN
g-1). These results indicated that on average, the microbial
load in the nopal was within the limits set by the ICMSF and
countries such as Spain and Israel who consider maximum
load of 5 log CFU g-1 for BMA and 2 log CFU g-1 for CT
(ICMSF, 2002, FNB, 2003). However, five of the samples
(8%) exceeded the maximum limit for BMA, and two (3%)
for CT (Table 1, Figure 1). Suggesting that BMA in some
cases were not adequately followed.
E. coli was identified in the sample only producer 9 that
took the May 15, 2009. Although the diagnostic test used
does not discriminate serotype of E. coli in samples. Its
detection in foods could involve high risk to the health
of consumers, especially when they have documented
countless deaths and economic losses of some pathogenic
strains such as O157:H7, O121:H19 and O26 (Tzschoppe
et al., 2012).
136 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Juan Gabriel Angeles-Núñez et al.
(p≤ 0.05; Cuadro 1). El nopal verdura del productor 4
presentó un mayor recuento de BMA (3.89±1.44 log UFC
g-1), mientras que el del productor 9 tuvo la carga de CT más
alta (0.84±0.91 log NMP g-1). Éstos resultados indicaron
que en promedio, la carga microbiana en el nopal verdura
estuvo dentro de los límites establecidos por la ICMSF y
países como España e Israel que consideran como máximo
una carga de 5 log UFC g-1 para BMA y de 2 log UFC g-1
para CT (ICMSF, 2002; FNB, 2003). Sin embargo, cinco de
las muestras (8%) rebasaron el límite máximo para BMA, y
dos (3%) para CT (Cuadro 1, Figura 1). Lo que sugirió que
en algunos casos no se siguieron adecuadamente las BPA.
In none of the samples showed the presence of Salmonella.
However, six isolates were obtained that by their growth
characteristics on selective media ASB (gray colonies with
metallic sheen), XLD (pink colonies) and Hektoen (green
colonies) were suspicious (Pascual and Calderón, 2000), and
so analysis was performed by PCR identification (Figure
2), with this being demonstrated that none of the refugees
corresponded to the genus Salmonella. This pathogen is a
common contaminant in vegetables and has been detected
in parsley, cilantro, broccoli, cauliflower, lettuce, spinach,
celery and carrot premises issued in the City of Mexico and
Hidalgo (Quiroz-Santiago et al., 2009; Miranda et al., 2009).
Cuadro 1. Cuentas de BMA y CT en nopal verdura producido por 10 productores con reconocimiento en BPA entre marzo
de 2008 y mayo de 2009 en el municipio de Otumba, Estado de México.
Table 1. BMA accounts and CT nopal producers produced for 10 BPA recognition between March 2008 and May 2009 in
the town of Otumba, State of Mexico.
Productor
BMA*Φ
(log UFC g-1)
3.70±0.91a
3.68±0.90a
3.80±1.15a
3.89±1.40a
3.81±1.12a
3.72±0.51a
3.54±0.60a
3.52±0.80a
3.56±0.59a
3.40±0.39a
1B
2A
3A
4B
5C
6
7
8
9A
10
CT*Φ
(log NMP g-1)
0.40±0.26a
0.57±0.68a
0.52±0.42a
0.33±0.07a
0.39±0.22a
0.52±0.42a
0.52±0.54a
0.61±0.76a
0.84±0.91a
0.52±0.54a
Núm. Muestras§
BMA
CT
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
E. coli
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
D
ND
Presencia
Salmonella sp.
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
Uso de cajas sucias. BUso de lonas rotas o sucias. CUso de vehículos en malas condiciones de higiene. *Media de determinación por triplicado con desviación estándar.
Medias con letras iguales no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05; n=10). δNúmero de muestras que rebasaron el límite máximo de acuerdo a la ICMSF (2002).
D= detectado; ND= no detectado.
A
Φ
7
3
CTlog (NMP g-1)
BMA (log UFC/g)
6
5
4
2
1
3
2
0
1
2
3
4
5
6
Productor
7
8
9
10
0
0
1
2
3
4
5
6
Productor
7
8
9
10
Figura 1. Cargas de BMA y CT en nopal verdura de productores de Otumba, México durante marzo de 2008 a mayo de 2009.
Línea horizontal indica los límites máximos de acuerdo a la ICMSF (2002).
Figure 1. Loads of BMA and CT nopal producer Otumba, Mexico during March 2008 to May 2009. Horizontal line indicates the
maximum according to ICMSF (2002).
Análisis de la calidad sanitaria de nopal verdura en Otumba, Estado de México
E. coli se identificó solo en la muestra del productor 9, que se
tomó el 15 de mayo de 2009. Aunque la prueba de diagnostico
usada, no discrimina el serotipo de E. coli presente en las
muestras. Su detección en los alimentos podría implicar un
alto riego a la salud del consumidor, en especial cuando se han
documentado muertes e innumerables pérdidas económicas
por algunas cepas patogénicas como la O157:H7, O121:H19
y O26 (Tzschoppe et al., 2012).
En ninguna de las muestras se detectó la presencia de
Salmonella. Sin embargo, se obtuvieron seis aislados que por
sus características de crecimiento en los medios selectivos
ASB (colonias grises con brillo metálico), XLD (Colonias
rosas) y Hektoen (colonias verdes) resultaron sospechosas
(Pascual y Calderón, 2000), por lo que se realizó un análisis de
identificación por PCR (Figura 2), con éste se demostró que
ninguno de los asilados correspondía al género Salmonella.
Este patógeno es un contaminante común en hortalizas y se
ha detectado en perejil, cilantro, brócoli, coliflor, lechuga,
espinaca, apio y zanahoria expedidas en locales comerciales
de la Ciudad de México e Hidalgo (Quiroz-Santiago et al.,
2009; Miranda et al., 2009).
En éste trabajo, la detección de cargas de BMA y CT superiores
a las de la norma se relacionó con el transporte del nopal verdura
en cajas y vehículos con escasa higiene, así como con el uso de
lonas rotas y sucias (Cuadro 1).Al respecto, diversos autores(as)
coinciden en que las cargas microbianas se incrementan cuando
el producto está expuesto a la manipulación, exposición a
contenedores, cámaras de almacenamiento y transporte con
mala higiene, y en campo por la contaminación con agua de
riego y lavado (García-Gómez et al., 2002; Johnston et al.,
2006; Hernández et al., 2009).
Por otra parte, la presencia de E. coli sugiere la exposición
a materia fecal, y poca higiene durante la manipulación del
nopal verdura. La fuente de contaminación posiblemente
esté vinculada con el agua de riego, como se ha documentado
en otras hortalizas (Ávila-Quezada et al., 2008); al uso de
compostas mal tratadas y hechas a base de estiércoles, u
operadores con malos hábitos de higiene (Beuchat, 2002;
Johnston et al., 2006).
La manipulación de hortaliza pre cortadas o mínimamente
procesadas, como la que se realiza en el corte de nopal verdura,
puede aumentar el riesgo de contaminación, Badosa et al.
(2008) reportaron que el procesamiento de hortalizas puede
incrementar la carga de BMA y coliformes en una magnitud
de un logaritmo. Éste efecto también se ha reportado en
137
M
C+
T
1
2
3
4
5
6
C-
260 pb
Figura 2. Identificación de Salmonella sp. por PCR. M=
marcador de tamaño de 100 pb. C+= control positivo.
C-= control negativo. T= testigo. Carriles 1 al 6
muestras problema.
Figure 2. Identification of Salmonella sp. by PCR. M= size
marker 100 bp. C+= positive control. C-= negative
control. T= control. Lanes 1 to 6 samples.
In this work , the detection of BMA and CT loads higher
than those of the standard related to the transport of nopal
in boxes and vehicles with poor hygiene and the use of
tarps torn and dirty (Table 1). In this regard, several authors
agree that microbial loads increase when the product is
exposed to manipulation, exposure to container, storage
and transportation cameras with poor hygiene, and field
by irrigation water contamination and washing (GarcíaGómez et al., 2002; Johnston et al., 2006; Hernández et
al., 2009).
Moreover, the presence of E. coli suggests exposure to fecal
matter, and poor hygiene while handling nopal. The source
of contamination may be linked with the irrigation water,
as documented in other vegetables (Ávila- Quezada et al.,
2008), the use of poorly treated and compost made from
manure, or operators with bad habits hygiene (Beuchat,
2002; Johnston et al., 2006).
The pre-cut vegetable handling or minimally processed , as is
done in cutting nopal may increase the risk of contamination,
Badosa et al. (2008) reported that processing of vegetables
may increase the burden of BMA and coliforms in a
magnitude of a logarithm. This effect has also been reported
in salads BMA whose values increased from 2.4 log UFC
g-1, for fresh product, to 5.8 log UFC g-1 in salads (Seowa
et al., 2012).
In Mexico, there have been few studies to evaluate the
microbiological quality of vegetables for export and
domestic marketing, and even fewer reports nopal sanitary
quality. The BMA and CT values determined in this
study were lower than those reported in other vegetables
produced in Mexico such as lettuce and cilantro (GarcíaGómez et al., 2002), pepper and tomato (Ávila-Quezada
et al., 2008), parsley, tomato, onion, jalapeno and serrano
138 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Juan Gabriel Angeles-Núñez et al.
ensaladas cuyos valores de BMA incrementaron de 2.4 log
UFCg−1, para los productos frescos, a 5.8 log UFCg−1 en
las ensaladas (Seowa et al., 2012).
chili (Gómez-Govea et al., 2012), the BMA ranges were
between 5.30 and 8 log CFU g-1, and CT between 1.87 to
7 log MPN g-1.
En México se han hecho pocos estudios para evaluar
la calidad microbiológica de hortalizas destinadas a la
exportación y comercialización nacional, y son aún menos
los reportes de calidad sanitaria en nopal verdura. Los valores
de BMA y CT determinados en este trabajo fueron inferiores
a los reportados en otras hortalizas producidas en México,
como lechuga y cilantro (García-Gómez et al., 2002); chile
y tomate (Ávila-Quezada et al., 2008); perejil, tomate,
cebollín, chile jalapeño y chile serrano (Gómez-Govea et
al., 2012), cuyos rangos de BMA estuvieron entre 5.30 y 8
log UFC g-1, y de CT entre 1.87 a 7 log NMP g-1.
They were also much lower than those reported in Mexican
horticulture as cilantro, parsley, cantaloupe, broccoli and
cabbage imported by the United States of America, whose
BMA ranges were 5.95 to 6.09 log CFU g-1 (Johnston et al.,
2006). Although, there are no specific data or reports BMA
counts and CT for nopal production under any scheme, low
levels identified in this study suggest that the use of BPA
in nopal production contributed significantly to reducing
the risks of contamination by microorganisms.
También fueron muy inferiores a los reportados en productos
hortícolas mexicanos como cilantro, perejil, melón, brócoli
y col importados por los Estados Unidos de América, cuyos
rangos de BMA fueron de 5.95 a 6.09 log UFC g-1 (Johnston
et al., 2006). Aunque no se tienen datos o reportes específicos
de los conteos de BMA y CT para nopal verdura bajo ningún
esquema de producción, los bajos niveles identificados en
este trabajo sugieren que el uso de BPA en la producción de
nopal verdura contribuyó significativamente a reducir los
riesgos de contaminación por microorganismos.
Algunas de las acciones recomendadas para reducir el riesgo
de contaminación biológica en hortalizas, es establecer
programas de monitoreo de las condiciones sanitarias a lo
largo de la cadena de producción, implementar las BPA y un
sistemas de rastreabilidad (Mattos et al., 2009). Sin embargo,
es imprescindible que cada participante cumpla con las
medidas implementadas para este fin, de esta forma, existe
una mayor posibilidad de elevar los estándares de calidad
requeridos para el mercado y al mismo tiempo, asegurar la
inocuidad de los vegetales y los beneficios que ofrecen al
consumidor.
Calidad toxicológica de cladodios de nopal verdura
Detección de residuos de plaguicidas
Se detectó clorpirifós etílico, ometoato, dimetoato, paratión
metílico, malatión y bifentrina en 8% de las muestras
analizadas durante junio y octubre de 2008, así como en enero
y mayo de 2009 (Cuadro 2). La presencia de estos plaguicidas
coincidió con la aplicación de malatión, paratión metílico
Some of the actions recommended to reduce the risk of
biological contamination in vegetables, is to establish
monitoring programs sanitary conditions along the
production chain, implement BMA and traceability
systems (Mattos et al., 2009). However, it is imperative
that each participant meets the measures implemented
to this end, in this way; there is a greater possibility of
raising the quality standards required for the market and
at the same time ensure plant safety and benefits offering
the consumer.
Quality toxicological nopal cladodes
Detection of pesticide residues
Ethyl chlorpyrifos was detected, omethoate, dimethoate,
methyl parathion, malathion and bifenthrin in 8% of the
samples analyzed during June and October, 2008 and in
January and May 2009 (Table 2). The presence of these
pesticides coincided with the application of malathion,
methyl parathion, dimethoate and omethoate to combat
cochineal cactus (Dactylopius indicus) throughout the
agricultural cycle of the weevil borer (Cactophagus
spinolae) and spines weevil (Cylindrocopturus
birradddiatus) in April to May, the prickly pear thrips
(Sericothrips opuntiae) in February and April of gray
bug (Chelinidea tabulatus) from September to December,
and the red bug (Hesperolabops gelastops) from August
to November. This situation shows that some producers
still have bad practices in the proper use and handling
of chemicals that are presented by the use of some
pesticides rooted as malathion and parathion methyl,
ethyl chlorpyrifos and diazinon (Badii and Flores, 2001;
Aldana-Madrid et al., 2008).
Análisis de la calidad sanitaria de nopal verdura en Otumba, Estado de México
139
dimetoato, y ometoato para el combate de la cochinilla del
nopal (Dactylopius indicus) durante todo el ciclo agrícola;
del picudo barrenador (Cactophagus spinolae) y picudo de
las espinas (Cylindrocopturus birradddiatus) en abril a mayo;
de thrips del nopal (Sericothrips opuntiae) en febrero y abril;
de la chinche gris (Chelinidea tabulatus) de septiembre a
diciembre; y de la chinche roja (Hesperolabops gelastops)
de agosto a noviembre. Situación que pone en evidencia
que algunos productores aún mantienen malas prácticas
en el buen uso y manejo de agroquímicos que se presenta
por el uso arraigado de algunos plaguicidas como malatión
y paratión metílico, clorpirifós etílico y diazinon (Badii y
Flores, 2001; Aldana-Madrid et al., 2008).
According to the list of agricultural pesticides (SENASICA,
2012), the products were found in the nopal in Otumba, State
of Mexico are not authorized for this crop, indicating the lack
of compliance with national regulations. This same situation
is presented, considering other markets like the United States
of America, which restricts the use of chlorpyrifos ethyl and
methyl parathion and bifenthrin does not allow the use of
omethoate, only allows carbaryl, diuron, glyphosate and
metaldehyde with residue limits 12, 0.05, 0.5 and 0.07 mg
kg-1, respectively (EPA, 2011). The presence of pesticides
in vegetables cactus indicates a latent risk to the consumer,
which is increased because it is not possible to apply corrective
measures to eliminate pesticide (Pardo et al., 2011).
Cuadro 2. Relación de la concentración de insecticidas encontrados en nopal verdura en Otumba, Estado de México entre
los meses de marzo de 2008 y mayo 2009.
Table 2. Concentration ratio found in nopal insecticides in Otumba, State of Mexico in the months of March 2008 and
May 2009.
Productor¶
6
3
6
4
4
4
4
4
6
6
Ingrediente
activo
Clorpirifós etílico
Clorpirifós etílico
Clorpirifós etílico
Ometoato
Dimetoato
Paratión metílico
Malatión
Bifentrina
Clorpirifós etílico
Malatión
Concentración Mes/año de
(mg kg-1)
muestreo
0.0135
06/08
0.0045
08/08
0.02575
01/09
0.03025
01/09
0.02425
01/09
0.0075
01/09
0.014
01/09
0.059
01/09
0.055
05/09
0.01125
05/09
LMR
(mg kg-1 d-1)
0.05
0.05
0.05
NA
0.02
0.02
0.02
0.05
0.05
0.02
IDA ф
(mg kg-1 d-1)
0.1
0.1
0.1
0.0003
0.002
0.02
0.3
0.02
0.1
0.3
IDE (1 x 10-7)
(mg kg-1 d-1)
3.054
1.018
5.825
6.843
5.485
1.696
3.167
1.334
1.244
2.545
= sólo se incluyó a los productores con muestras positivas para algún plaguicida. LMR: Límite Máximo de Residuos para tuna en la Unión Europea (EC, 2011). IDA=
ingesta diaria aceptable; IDE= ingesta diaria estimada; ф= FAO-WHO (2000); NA= no admisible.
¶
De acuerdo al listado de plaguicidas de uso agrícola
(SENASICA, 2012), los productos que se encontraron en
el nopal en Otumba, Estado de México no están autorizados
para este cultivo, lo que indica la falta de cumplimiento a la
normatividad nacional. Esta misma situación se presenta,
si se consideran otros mercados como Estados Unidos de
América, que restringe el uso de clorpirifós etílico, bifentrina
y paratión metílico y no permite el uso de ometoato, sólo
permite carbaril, diurón, glifosato y metaldehído con límites
de residuos de 12, 0.05, 0.5 y 0.07 mg kg-1, respectivamente
(EPA, 2011). La presencia de plaguicidas en nopal verdura
indica un riesgo latente para el consumidor, que se
incrementa porque no es posible aplicar medidas correctivas
para la eliminación del plaguicida (Pardo et al., 2011).
However, in assessing the toxicological risk for the
population, which was performed by comparing the sum
of the IDE and IDA, the first value was estimated from
the concentration of pesticides in vegetables cactus and
IDA are values established by international organizations.
It was found that the EDI value was 0.055 mg kg-1, while
the IDA was of 1,042 mg kg-1. That is, the toxicological
risk to human health from the consumption of insecticides
cactus gardens with good agricultural practices in Otumba,
Mexico is 18805 times smaller than the permissible dose.
The difference between the IDE and IDA was less than 1
(0.0000532), indicating that the toxicological risk is low
with pesticide concentrations were found (Aldana-Madrid
et al., 2008; Tsakiris et al., 2011).
Juan Gabriel Angeles-Núñez et al.
140 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Sin embargo, al evaluar el riesgo toxicológico para la
población, que se realizó comparando la suma del IDE y del
IDA, el primer valor que se estimó a partir de la concentración
de plaguicidas en nopal verdura y el IDA son valores
establecidos por organismos internacionales. Se encontró
que el valor del IDE fue de 0.055 µg kg-1, mientras que la IDA
resultó de 1.042 mg kg-1. Es decir, el riesgo toxicológico para
la salud humana por insecticidas provenientes del consumo de
nopal de huertas con buenas prácticas agrícolas del municipio
de Otumba, México es 18805 veces menor que la dosis
admisible. La diferencia entre el IDE y el IDA fue menor a 1
(0.0000532), lo que indica que el riesgo toxicológico es bajo
con las concentraciones de plaguicidas que se encontraron
(Aldana-Madrid et al., 2008; Tsakiris et al., 2011).
Conclusions
The results indicated that 8% of the samples did not meet
the specifications for BMA, and 3% for CT limits. E. coli
was found in a sample and did not identify the presence
of Salmonella. Only 8% of the samples presented cactus
pesticide residues, according to the concentrations at which
they were detected was identified low toxicological risk.
The implementation of BMA in production units allowed
nopal compliance with sanitary requirements for export,
but the producers need to recognize the importance of full
compliance with the EPS to significantly reduce the risk of
contamination.
End of the English version
Conclusiones
Los resultados indicaron que 8% de las muestras no cumplió
con las especificaciones para BMA, y 3% para los límites
para CT. E. coli se encontró en una muestra y no se identificó
la presencia de Salmonella. Únicamente 8% de las muestras
de nopal presentó residuos de plaguicidas, de acuerdo a las
concentraciones a las que fueron detectados se identificó
un riesgo toxicológico bajo. La implementación de BPA
en las unidades de producción de nopal verdura permitió el
cumplimiento de los requisitos sanitarios para exportación;
sin embargo, es necesario que los productores reconozcan la
importancia del cumplimiento total de las BPA para reducir
de forma significativa los riesgos de contaminación.
Agradecimientos
Los autores(as) agradecen al Comité de Sanidad Vegetal
Estado de México (CESAVEM) y a la sociedad rural
PRONACUA, S. C. de R. L. de C. V. por su apoyo para la
realización de este estudio, así como al Consejo Nacional
de Ciencia y Tecnología (CONACyT) por la beca otorgada
a los estudiantes involucrados en la investigación.
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Estimación de la evapotranspiración utilizando un
balance de energía e imágenes satelitales*
Estimation of evapotranspiration using
energy balance and satellite images
Víctor Manuel Gordillo Salinas1§, Héctor Flores Magdaleno1, Leonardo Tijerina Chávez1 y Ramón Arteaga Ramírez2
Colegio de Posgraduados. Carretera México-Texcoco, km 36.5, Montecillo, Estado de México. C. P. 56230. Tel. (595) 9520200. Ext. 1160. ([email protected],
[email protected], [email protected]). 2Universidad Autónoma Chapingo. Carretera México-Texcoco, km 385, Chapingo, Estado de México. C. P. 56230.
§
Autor para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
Experimentalmente, el cálculo de la evapotranspiración se
realiza con una precisión razonable usando lisímetros de
pesada, técnicas de Eddy Correlation y relación de Bowen.
Estos métodos son limitados, ya que proporcionan valores
puntuales de evapotranspiración para un lugar en específico y
no proporciona la ET a una escala regional. La aplicación de
una estimación de la evapotranspiración mediante el uso de
mediciones de satélites puede llegar a superar estas limitaciones.
El objetivo fue el de utilizar el modelo METRICTM (Mapping
Evapotranspiration at High Resolution using Internalized
Calibration), para estimar la evapotranspiración mediante un
balance de energía, y compararla contra datos medidos en un
sistema de Eddy Correlation para el cultivo de vid en la costa de
Hermosillo, Sonora. Se usaron 12 imágenes del satélite Landsat
5 TM durante la estación de crecimiento de la vid, con un
Path= 35 y un Row= 40. A nivel mensual la evapotranspiración
presentó un coeficiente de determinación (R2) de 0.85, un error
relativo de 8.967% y un error estándar de 13.655 mm. Para
todo el periodo anual se estimó 704 mm y el valor observado
fue de 680 mm lo cual representó un error relativo de 3.53%.
El balance de energía en la superficie terrestre y el uso de
imágenes satelitales realizan una estimación confiable de la
evapotranspiración; sin embargo, es necesario realizar pruebas
adicionales para continuar evaluando la precisión del método.
Experimentally calculating the evapotranspiration is
performed with reasonable accuracy using lysimeters
heavy Eddy Correlation techniques and Bowen ratio.
These methods are limited because they provide precise
values ​​of evapotranspiration for a specific place and
do not provide a regional scale ET. The application
of an estimation of evapotranspiration using satellite
measurements may exceed these limitations. The aim was
to use the model METRICTM (Mapping Evapotranspiration
at High Resolution using internalized Calibration), to
estimate evapotranspiration using an energy balance, and
compare it against data measured by Eddy Correlation
system for vine growing on the coast of Hermosillo,
Sonora. 12 images were used Landsat 5 TM satellite
during the growing season of the vine with a Path= Row=
35 and 40. On a monthly evapotranspiration showed a
coefficient of determination (R2) of 0.85, a relative error
of 8.967 % and a standard error of 13.655 mm. For the full
year period was estimated 704 mm and the observed value
was 680 mm, which represented a relative error of 3.53 %.
The energy balance at the earth's surface using satellite
images make a reliable estimate of evapotranspiration,
but additional testing is needed to further evaluate the
accuracy of the method.
* Recibido: abril de 2013
Aceptado: noviembre de 2013
144 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Víctor Manuel Gordillo Salinas et al.
Palabras claves: balance de energía, evapotranspiración,
modelo METRICTM, sensores remotos.
Key words: energy balance, evapotranspiration,
METRICTM model, remote sensing.
Introducción
Introduction
Además de la precipitación y la escorrentía, la
evapotranspiración (ET) representa un proceso fundamental
en el ciclo hidrológico y un elemento clave en el manejo de
los recursos hídricos, especialmente en regiones con clima
árido o semiárido (Gao et al., 2008).
In addition to precipitation and runoff, evapotranspiration
(ET) is a fundamental process in the hydrological cycle
and a key element in the management of water resources,
especially in regions with arid or semiarid climate (Gao
et al., 2008).
La estimación de la evapotranspiración es una variable de
interés común tanto en estudios climatológicos, hidrológicos,
agrícolas y forestales, es aún difícil de cuantificar a través de
métodos indirectos sin requerir de costosos equipos disponibles
en terreno (Melesse et al., 2007). Experimentalmente, el
cálculo de la evapotranspiración puede ser hecha con una
precisión razonablemente buena usando lisímetros de
pesada, técnicas de Eddy covariance y relación de Bowen.
Estos métodos son limitados, ya que proporcionan valores
puntuales de evapotranspiración para un lugar en específico
y no proporciona la ET a una escala regional.
The estimation of evapotranspiration is a variable
of common concern in both studies climatological,
hydrological, agricultural and forest, it is still difficult
to quantify through indirect methods without requiring
expensive equipment available on site (Melesse et al.,
2007). Experimentally calculating the evapotranspiration
can be made reasonably good by using a precision
weighing lysimeters, Eddy covariance techniques
and Bowen ratio. These methods are limited because
they provide precise values of evapotranspiration
for a specific place and do not provide a regional
scale ET.
Diversos estudios han demostrado que la temporalidad
y espacialidad de la ET depende en gran medida de la
influencia de factores como la vegetación, el tipo de suelo, la
topografía y las condiciones meteorológicas (Courault et al.,
2005; Sánchez et al., 2005; Gao et al., 2008). Actualmente
existen diversos métodos para estimar a escala local las
necesidades hídricas, por ejemplo, de un cultivo agrícola,
basadas en dos principios fundamentales: balance de energía
o balance hídrico (Melesse et al., 2007).
El método de Penman- Monteith propuesto en el manual de
FAO 56 (Allen et al., 1998) es uno de los más utilizados, sin
embargo sus resultados no son directamente extrapolables
a escala regional ante las condiciones homogéneas que
supone este modelo en parámetros como resistencia
aerodinámica, humedad del suelo, radiación disponible y
déficit de presión de vapor.
La Universidad de Idaho usa el modelo METRICTM (Mapeo
de la evapotranspiración en alta resolución y con calibración
internalizada) como procedimiento de procesamiento de
imágenes para determinar ET mensuales y estacionales
para grandes áreas de tierra en el oeste de estados unidos.
El modelo METRICTM calcula la ET como un residual en
Several studies have shown that temporality and spatiality
of ET depends heavily on the influence of factors such as
vegetation, soil type, topography and weather conditions
(Courault et al., 2005; Sánchez et al., 2005; Gao et al.,
2008). Currently there are several methods for estimating
local water needs, for example, an agricultural crop, based
on two fundamental principles: energy balance or water
balance (Melesse et al., 2007).
The Penman-Monteith method proposed in the manual
FAO 56 (Allen et al., 1998) is one of the most used;
however their results are not directly relevant to regional
scale homogeneous conditions on parameters involved
in this model as aerodynamic resistance, soil moisture,
available radiation and vapor pressure deficit.
The University of Idaho used the model METRIC TM
(Mapping Evapotranspiration at high resolution with
internalized calibration) and imaging procedure to
determine monthly and seasonal ET for large areas of
land in the western United States. METRIC TM model
calculated as a residual ET in the energy balance of the
surface and is a variant of SEBAL (Surface Energy Balance
Estimación de la evapotranspiración utilizando un balance de energía e imágenes satelitales
145
el balance de la energía de la superficie y es una variante
de SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land),
que es un algoritmo que se basa en un proceso de balance de
energía desarrollado en los países bajos por Bastiaanssen et
al. (1995, 1998, 2005).
Algorithm for Land), which is an algorithm that is based
on an energy balance process developed in the netherlands
by Bastiaanssen et al. 1995, 1998 , 2005).
Materiales y métodos
Description of the study area
Descripción del área de estudio
La costa de Hermosillo, Sonora es la parte más baja de
la cuenca del rio sonora en el noroeste de México. Este es
principalmente una zona agrícola plana de 169 593 ha, donde
los cultivos anuales y perennes ocupan alrededor de 53 000 ha
cada año, irrigadas con agua de unos 500 pozos profundos. El
clima es árido con una precipitación anual alrededor de 200
mm. La época de lluvia es de julio a septiembre (representa
70% del total de la precipitación anual) y prácticamente no
hay lluvias de marzo a junio. La temperatura media diaria
esta en el rango de 22 °C a 24 °C, con heladas esporádicas en
invierno y temperaturas que están frecuentemente arriba de
45 °C para el final de la primavera y en verano.
Rodríguez et al. (2010), reporta que el suelo del viñedo fue
clasificado como arena franco arcilloso (64% arena, 22%
arcilla, 14% limo).
Adquisición de las imágenes de satélite y de los algoritmos
Las imágenes fueron obtenidas del satélite Landsat 5
TM (Path= 35, Row= 40) éstas imágenes vienen con una
corrección nivel 1T ( nivel 1T es el de máxima exactitud,
proporciona una precisión radiométrica y geométrica
sistemática, a través del uso de puntos de control terrestre
(GCPs) y modelos digitales de elevación (DEM); y se
encuentran a disposición del público en la página http://
glovis.usgs.gov/ del USGS (servicio geológico de los
Estados Unidos de América). Las imágenes disponibles
fueron para las fechas del 10 y 23 de marzo, 11 y 27 de abril,
13 de mayo, 14 y 30 de junio, 16 de julio, 17 de agosto, 18
de septiembre, 20 de octubre y 05 de noviembre.
Los algoritmos de METRIC TM desarrollados en la
universidad de Idaho (Allen et al., 2007a, 2007b) fueron
adaptados al software de procesamientos de imágenes Erdas
Image (Leica Geosystems Geospatial Imaging, LLC) para
lograr el cálculo de la evapotranspiración.
Materials and methods
The coast of Hermosillo, Sonora is the lower part of the
Sound River Basin in northwestern Mexico. This is mainly a
flat agricultural area 169 593 ha, where annual and perennial
crops occupy about 53 000 ha each year, irrigated with water
of about 500 deep wells. The climate is arid with an annual
rainfall around 200 mm. The rainy season is from July to
September (representing 70 % of total annual precipitation)
and virtually no rain from March to June. The average daily
temperature is in the range of 22 °C to 24 °C, with occasional
ice in winter and temperatures are often above 45 °C to the
end of the spring and summer. Rodríguez et al. (2010) reports
that the vineyard soil was classified as sandy clay loam (64
% sand, 22 % clay, 14 % silt).
Acquisition of satellite imagery and algorithms
The images were obtained Landsat TM 5 (Path= 35, Row=
40) these images come with a level correction Q1 (Q1 is
the level of maximum accuracy), providing a systematic
radiometric and geometric accuracy, through the use of point
ground control (GCPs) and digital elevation models (DEM)
and are publicly available on page http://glovis.usgs.gov/
USGS (geological Survey of the United States of America).
Available images were for the dates of 10 and March 23, 11
and 27 April, 13 May, 14 and June 30, July 16, August 17,
September 18, October 20 and November 05.
METRICTM algorithms developed at the University of
Idaho (Allen et al., 2007a, 2007b) were adapted to image
processing software Erdas Image (Leica Geosystems
Geospatial Imaging, LLC) to achieve the calculation of
evapotranspiration.
Evapotranspiration observed data
This study used data from the evapotranspiration measured
by a system of Eddy Correlation (EC) and reported by
Rodríguez et al. (2010). The system of Eddy Correlation
(EC) at each site was installed for the "fetch" was the
prevailing wind direction (southwest) and this was a
Víctor Manuel Gordillo Salinas et al.
146 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Datos observados de evapotranspiración
Este estudio utilizó datos de la evapotranspiración medida
por un sistema de Eddy Correlation (EC) y reportados por
Rodríguez et al. (2010). El sistema de Eddy Correlation (EC)
en cada sitio fue instalado para que el “fetch” estuviera en
dirección del viento dominante (suroeste) y este tenía una
distancia alrededor de 400 m sensores adicionales fueron
instalados para medir la radiación entrante, la temperatura
de la superficie, la humedad relativa, la temperatura del aire
y el contenido de agua en el suelo (Rodríguez et al., 2010).
La frecuencia de muestreo para el flujo fue de 10 Hz y los
datos brutos fueron almacenados en una tarjeta compact
flash. Los datos meteorológicos fueron registrados en
intervalos de 10 s y los promedios fueron cada 30 min en un
datalogger CR5000 (Campbell Scientific Inc. USA). Los
datos de flujo bruto fueron subsecuentemente reprocesados
para calcular en promedio cada 30 min del flujo de calor
sensible y el flujo de calor latente (Rodríguez et al., 2010).
Datos meteorológicos
Los datos meteorológicos fueron adquiridos de la red estatal
de estaciones meteorológicas de Sonora (AGROSON)
disponibles en la página de internet www.agroson.org.mx, se
eligió la estación denominada “perico 2” que se encuentra a
una altura de 97 msnm, en las coordenadas latitud= 28.9417
y longitud= -111.347.
Modelo METRIC
TM
La estimación de la evapotranspiración hecha por el modelo
METRICTM se basa en un balance de energía empleando
imágenes de satélite. El flujo de calor latente (λE) se calcula
como un residual de la ecuación del balance de energía:
λE = Rn – G – H
(1)
Donde: λE(W/m2)= es el calor latente (energía consumida
en el proceso de evapotranspiración); Rn= es la radiación
neta (W/m2); G= es flujo de calor del suelo (W/m2); y H= es
el flujo de calor sensible intercambiado entre la superficie
y la atmósfera (W/m2).
La radiación neta se calcula al restar todos los flujos
salientes de todos los f lujos entrantes, incluyendo la
radiación solar y la radiación en la banda térmica, por medio
de la siguiente ecuación:
distance of about 400 m additional sensors were installed
to measure the incoming radiation, temperature surface,
relative humidity , air temperature and the water content in
soil (Rodríguez et al., 2010).
The sampling frequency for the flow was 10 Hz and the raw
data were stored on a compact flash card. Meteorological
data were recorded at intervals of 10 s averages were every
30 min on a CR5000 datalogger (Campbell Scientific Inc.
USA). Gross flow data were subsequently reprocessed to
calculate an average every 30 min sensible heat flux and
latent heat flux (Rodríguez et al., 2010).
Meteorological data
Meteorological data were acquired from the state network
of weather stations in Sonora (AGROSON) available on
the website www.agroson.org.mx, was chosen station
called "parrot 2" which is located at a height of 97
meters, coordinates in latitude = 28.9417 & longitude =
111 347.
Model METRICTM
The estimation of evapotranspiration METRICTM made
by the model is based on an energy balance using satellite
images. The latent heat flux (λE) is calculated as a residual
of the energy balance equation:
λE = Rn – G – H
(1)
Where: λE (W/m2) = the latent heat energy consumed in
the process of evapotranspiration) = Rn is the net radiation
(W/m2 ), G= is soil heat flux (W/m2) and H= is the sensible
heat flux exchanged between the surface and the atmosphere
(W/m2).
Net radiation is calculated by subtracting all outgoing flows
of all inflows, including solar radiation and thermal radiation
in the band, by the following equation:
Rn= RS ↓ - αRS ↓ + RL ↓ - RL ↑ - (1 - ε0)RL ↓
(2)
Where: RS (W/m2)= the solar radiation, i.e. shortwave
radiation reaching the surface, α (dimensionless) = the
surface albedo; RL↓ (W/m2) = is the long-wave radiation that
reaches the surface; RL↑) (W/m2)= the long-wave radiation
coming from the surface, and ε0 (dimensionless) = is the
thermal emissivity of the surface.
Estimación de la evapotranspiración utilizando un balance de energía e imágenes satelitales
Rn= RS ↓ - αRS ↓ + RL ↓ - RL ↑ - (1 - ε0)RL ↓
(2)
Donde: RS (W/m2)= es la radiación solar; es decir, la radiación
de onda corta que llega a la superficie; α (adimensional)= es
el albedo de la superficie; RL↓(W/m2)= es la radiación de onda
larga que llega a la superficie; RL↑(W/m2)= es la radiación de
onda larga que sale de la superficie; y ε0 (adimensional)= es
la emisividad térmica de la superficie.
147
RADIACIÓN DE ONDA CORTA RADIACIÓN DE ONDA LARGA
RS↓
(ONDA CORTA
INCIDENTE)
αRS↓
(ONDA CORTA
REFLEJADA)
RL↓
(ONDA LARGA
INCIDENTE)
RL↑
(ONDA LARGA
EMITIDA)
(1 - Ε0)RL↓
(ONDA LARGA
REFLEJADA)
SUPERFICIE DE LA VEGETACIÓN
RADIACIÓN NETA DE LA SUPERFICIE= GANANCIA – PERDIDA
Rn = (1 - α) RS↓ + RL↓ - RL↑ - (1 - ε0)RL↓
En la ecuación 2, la cantidad de radiación de onda corta RS↓,
que queda disponible en la superficie es una función del
albedo de la superficie (α). El albedo de la superficie es un
coeficiente de reflexión definido como la relación entre el
flujo radiante reflejado y el flujo radiante incidente en el
espectro solar. Éste es calculado con información de imagen
de satélite de radiancia espectral para cada banda de onda
corta del satélite, incluyendo el visible y el infrarrojo cercano.
La radiación de onda corta entrante (RS↓) es calculada con
la constante solar, ángulo de incidencia solar, distancia
relativa del sol a la tierra y un la transmisividad atmosférica.
La radiación de onda larga entrante (R L↓) se calcula
con la ecuación modificada de Stefan-Boltzmann con
transmisividad atmosférica y la temperatura seleccionada de
referencia de la superficie. La radiación de onda larga saliente
(RL↑) se calcula usando la ecuación de Stefan-Boltzmann con
un cálculo de la emisividad y temperatura de la superficie.
El flujo del calor del suelo (G) es la magnitud del flujo de
calor almacenado o liberado por el suelo, es relativamente
pequeña con relación al resto de flujos. En la aplicación de
METRICTM para la obtención de G se utilizan las siguientes
ecuaciones definidas por Tasumi et al. (2003), que dependen
de la radiación neta y del índice de vegetación LAI (índice
de área foliar):
G
-0.521LAI
Rn = 0.05 + 0.18e
LAI ≥ 0.5
(3)
G
Rn = 1.8(Ts - 273.16)/Rn + 0.084
LAI < 0.5
(4)
Donde: Ts es en K.
Igualmente, se asigna un valor constante de G/Rn= 0.5 para
agua y nieve. La nieve se distingue por tener una temperatura
de la superficie (Ts) inferior a 277 K, el índice de vegetación
NDVI (Normaliced Difference Vegetation Index) inferior a
cero y un elevado albedo superficial; mientras que el agua
tiene NDVI menor que cero y bajo albedo.
Figura 1. Balance de la radiación de la superficie.
Figure 1. Radiation balance of the surface.
In equation 2, the amount of shortwave radiation R S↓,
which is available at the surface, is a function of surface
albedo (α). The surface albedo is a reflection coefficient
defined as the ratio of the reflected radiant flux and radiant
flux incident on the solar spectrum. This is calculated with
information from satellite image spectral radiance for
each shortwave band satellite, including the visible and
near infrared. The incoming shortwave radiation (RS↓) is
calculated from the solar constant, solar incidence angle,
relative distance from the sun to the earth and atmospheric
transmissivity.
The incoming long-wave radiation (RL↓) is calculated
using the modified equation with Stefan-Boltzmann
atmospheric transmissivity selected reference temperature
from the surface. The outgoing long-wave radiation RL↑
is calculated using the Stefan-Boltzmann equation with
a calculation of the emissivity and temperature of the
surface.
Heat flow from the ground (G) is the magnitude of the heat
flux stored or released by the ground, is relatively small
relative to other flows. METRICTM in applying G to obtain
the following equations are used as defined by Tasumi et
al. (2003), which depends on the net radiation and LAI
vegetation index (LAI):
G
-0.521LAI
Rn = 0.05 + 0.18e
LAI ≥ 0.5
(3)
G
Rn = 1.8(Ts - 273.16)/Rn + 0.084
LAI < 0.5
(4)
Where: Ts is K.
Likewise, given a constant value of G/Rn= 0.5 for water
and snow. The snow is distinguished by having a surface
temperature (Ts) of less than 277 K, the vegetation index
148 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Víctor Manuel Gordillo Salinas et al.
El flujo de calor sensible (H) es el debido al transporte
de calor desde la superficie de la cubierta y el suelo a
la atmósfera, por el mecanismo de convección, dada la
diferencia de temperatura existente entre la superficie y la
atmósfera. Su cálculo en METRICTM se realiza mediante
una función aerodinámica, basada en el gradiente de
temperatura:
NDVI (Normaliced Difference Vegetation Index) below
zero and high surface albedo , while water has NDVI less
than zero and low albedo.
H= (ρair Cp dT)/rah
(5)
Donde: ρair= es la densidad del aire (kg/m3); Cp= es el calor
específico del aire a presión constante (1004 J kg-1 K-1); dT=
es la diferencia de temperatura (K) entre dos alturas cercanas
a la superficie, z1 y z2 (generalmente 0.1 y 2 m); rah= es la
resistencia aerodinámica al transporte de calor (s/m).
El dT se utiliza debido a las dificultades para estimar con
precisión la temperatura superficial desde el satélite debido
a las incertidumbres en la temperatura del aire (Ta), la
atenuación atmosférica, la contaminación, y la calibración
radiométrica del sensor (Bastiaanssen et al., 1998a, 1998b;
Allen et al., 2007a, 2007b).
El gradiente de temperatura (dT) es calculado para cada pixel
basado en la relación lineal entre el dT y la temperatura de
la superficie (Ts) para los pixeles de anclaje (frío y caliente)
como:
dT= aTs - b
(6)
Donde: a y b= coeficientes de correlación para cada imagen
de satélite basado en la estimación fiable y exacta de H en los
píxeles de anclaje. La suposición de linealidad se basa en la
investigación de campo demostrada por Wang et al. (1995);
Bastiaanssen (1995); Franks y Beven (1997a, 1997b); Franks
y Beven (1999).
La resistencia aerodinámica (r ah) es estimada durante
una primera iteración para condiciones de estabilidad
atmosférica neutrales como:
ln zz2
rah= u 1k
*
Donde: z 1 y z 2= alturas en metros sobre el plano de
desplazamiento cero (d) de la vegetación; u*= es la velocidad
de fricción (m/s) la cual cuantifica las fluctuaciones de la
velocidad turbulenta en el aire; y k= es la constante de von
Karman’s (0.41). Puesto que la estabilidad de la atmósfera
afecta la resistencia aerodinámica a la transferencia de
The sensible heat (H) is due to heat transfer from the surface
of the cover and the soil to the atmosphere by convection
mechanism, because the temperature difference between
the surface and the atmosphere. METRICTM its calculation
is performed by an aerodynamic function, based on the
temperature gradient:
H= (ρair Cp dT)/rah
(5)
Where: ρair= the density of air (kg/m3) cp= the specific
heat of air at constant pressure (1 004 J kg-1 K-1)= dT
is the temperature difference (K) between two heights
near the surface, z1 and z2 (generally 0.1 to 2 m);
rah= the aerodynamic resistance to heat transport
(s/m). DT is used because of difficulties in accurately
estimating the surface temperature from the satellite due
to uncertainties in the air temperature (Ta), atmospheric
attenuation, pollution, and radiometric calibration of the
sensor (Bastiaanssen et al. 1998a, 1998b; Allen et al.,
2007a, 2007b).
The temperature gradient (dT) is calculated for each pixel
based on the linear relationship between the dT and the
surface temperature (Ts) for the pixels of anchoring (hot
and cold) as:
dT= aTs - b
(6)
Where: b = correlation coefficients for each satellite image
based on accurate and reliable estimate of H anchor pixel.
The assumption of linearity is based on field research
demonstrated by Wang et al. (995); Bastiaanssen (1995);
Franks and Beven (1997a, 1997b); and Franks and Beven
(1999).
The aerodynamic resistance (rah) is estimated in a first
iteration for neutral atmospheric stability conditions as:
ln zz2
rah= u 1k
*
Where: Z1 and Z2 = height in meters above the plane of
zero displacement (d) of vegetation, u* = is the friction
velocity (m/s) which quantifies the turbulent velocity
fluctuations in the air, k= is the von Karman's constant
(0.41). Since the stability of the atmosphere affects the
Estimación de la evapotranspiración utilizando un balance de energía e imágenes satelitales
149
calor, la corrección por estabilidad atmosférica se aplicó
utilizando el parámetro de longitud de Monin-Obukhov en
un proceso iterativo.
aerodynamic resistance to heat, transfer by atmospheric
stability correction applied using the parameter MoninObukhov in an iterative process.
ET Instantánea (ETinst), Fracción de ET de referencia
(ETrF).
Instant ET (ETinst ) reference ET fraction ( ETrF).
Un valor instantáneo de la ET equivalente en lámina de
evaporación se estimó de la siguiente manera:
LE
ETinst= 3600 λ
(7)
Donde: ETinst= es la ET instantánea (mm/h); 3 600= tiempo
de conversión de segundos a horas; y λ= es el calor latente
de vaporización o el calor absorbido cuando un kilogramo
de agua se evapora (J/kg) y fue calculado como:
λ= (2.501 - 0.00236(TS - 273)  10 )
6
(8)
La fracción de ET de referencia es definido como la
relación del cálculo de la ET instantánea (ET inst) para
cada pixel y la ET de referencia (ETr) calculada de datos
meteorológicos:
ETrF=
ETinst
ETr
(9)
ETr= es la ET de referencia para alfalfa de 0.5 m de alto para el
tiempo de la imagen. ETr fue calculada con el software REFET (mm/h). ETrF es similar al bien conocido coeficiente de
cultivo, Kc y fue usado para extrapolar la ET del tiempo de
la imagen a 24 h o periodos más largos.
En el cálculo de ETrF, cada pixel tiene un valor para ETinst,
pero todos usan un único valor para ETr derivada de los datos
de la estación meteorológica.
Evapotranspiración a las 24 h (ET24)
Valores diarios de Evapotranspiración (ET24) son a menudo
más útiles que la ET instantánea. METRICTM calcula la
ET24 asumiendo que la ETrF instantánea es el mismo que el
promedio de 24-horas.
Finalmente la ET24 (mm/día) fue calculada en cada pixel
como:
ET24= ETrF  ETr-24
(10)
An instantaneous value of the equivalent ET evaporation
film was estimated as follows:
LE
ETinst= 3600 λ
(7)
Where: ETinst= the instantaneous ET (mm/h) 3 600 =
conversion time from seconds to hours, and λ = the latent
heat of vaporization or the heat absorbed when a kilogram
of water evaporates (J/kg) and was calculated as:
λ= (2.501 - 0.00236(TS - 273)  106)
(8)
The reference ET fraction is defined as the ratio of calculating
the instantaneous ET (ETinst) for each pixel and the reference
ET (ETR) calculated meteorological data:
ETrF=
ETinst
ETr
(9)
ETr= the alfalfa reference ET 0.5 m high for the time of the
image. ETr calculated with the software REF- ET (mm/h).
ETrF is similar to the well-known crop coefficient, Kc and
was used to extrapolate ET time 24 ho image longer periods.
In calculating ETrF, each pixel has a value for ETinst, but
they all use a single value for ETr derived from data from
the meteorological station.
Evapotranspiration at 24 h (ET24)
Daily values of evapotranspiration (ET24) are often more
useful than instantaneous ET. METRICTM calculating ET24
the assuming that the ETrF snapshot is the same as the 24hour average.
Finally, the ET24 (mm/day) was calculated for each pixel as:
ET24= ETrF  ETr-24
(10)
Where: ETrF= the fraction of the reference ET. ETr-24 is
calculated by the sum of the values of Etr schedules for
picture day.
Víctor Manuel Gordillo Salinas et al.
150 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Donde: ETrF= a la fracción de la ET de referencia. ETr-24 es
calculado por la suma de los valores de ETr horarios para el
día de la imagen.
La evapotranspiración estacional (ETestacional)
El método de interpolación usado para el cálculo de
la evapotranspiración estacional fue una curva spline
cúbica. La ventaja de este método es que la pendiente y la
curvatura son continuas en los nudos (Gerald and Wheatley
2004).
Configuración del modelo METRICTM
El modelo METRICTM calcula la evapotranspiración real
usando imágenes satelitales que contenga tanto banda de
onda corta como banda térmica. Se recomienda que la
imagen satelital no presente nubosidad.
Los valores de H se calculan a través de la imagen de
acuerdo a la temperatura de la superficie. Esto es hecho
usando la función “dT vs Ts”. La dT puede ser estimada
como una función lineal de la temperatura de la superficie
(Bastiaanssen et al., 1998a). Para poder desarrollar la
ecuación lineal dT vs Ts se usan valores de dT tanto para
el pixel frío como para el pixel caliente, esto es lo que
proporciona la calibración automática e interna.
En el presente estudio, las condiciones que menciona
METRICTM fueron difíciles de conseguir debido a que
la mayoría de los cultivos en el área nunca llegan a
presentar estos valores de coberturas ni estos albedos,
por lo tanto para cada imagen se localizó el pixel frío
con ayuda de la Ts, asumiendo que la parcela que tuviera
la mayor cobertura dentro de la imagen presentaría una
temperatura más baja con respecto a los demás campos
agrícolas, fue necesario investigar el cultivo establecido
y la etapa en que se encontraba y con esto definir el Kc
correspondiente.
METRICTM recomienda no considerar en el pixel caliente
un valor de cero para la evaporación de un suelo desnudo,
debido a que se pueden presentar lluvias días antes de que
el satélite tome la imagen, por lo tanto se recomienda hacer
un balance hídrico del suelo usando datos meteorológicos
tomados en tierra (Allen et al., 1998).
Seasonal evapotranspiration (ETestacional)
The interpolation method used to calculate seasonal
evapotranspiration was cubic spline. The advantage of this
method is that the slope and curvature are continuous at the
nodes (Gerald and Wheatley 2004).
METRICTM model configuration
METRICTM model calculates actual evapotranspiration
using satellite images containing both shortwave and
thermal band. It is recommended that no satellite photo of
this cloudiness.
H values are calculated through the image according to the
temperature of the surface. This is done using the "dT vs.
Ts". DT can be estimated as a linear function of the surface
temperature (Bastiaanssen et al., 1998a). In order to develop
the linear equation dT vs. Ts, dT values are used for both the
pixel cold to the hot pixel, this is what provides automatic
calibration and internal.
In the present study, the conditions mentioned METRICTM
were hard to come because most crops in the area are never
present these values and these albedos coverage, therefore
for each image pixel is located using cold of Ts, assuming that
the plot had the largest coverage within the image presented
a lower temperature compared to other agricultural fields, it
was necessary to investigate the established culture and the
stage where it was and define the corresponding Kc.
METRICTM recommended not considered in the hot pixel
a value of zero for the bare soil evaporation , because rain
can occur days before the satellite take a picture , so it is
recommended to make a soil water balance using data
meteorological taken on land (Allen et al., 1998).
Results and discussion
Daily ET Validation
In Table 1 are shown METRICTM model results, and observed
in the system of Eddy Correlation (EC) for each available
image and its corresponding Julian day.
Estimación de la evapotranspiración utilizando un balance de energía e imágenes satelitales
Resultados y discusión
151
In the Table 2 shows the calculation of the coefficient of
determination (R2), the relative predictive error (PE) and
standard error (SE).
Validación de la ET a nivel diario
En la Cuadro 1 se muestran los resultados del modelo
METRIC TM, y los observados en el sistema de Eddy
Correlation (EC) para cada imagen disponible y su
correspondiente día juliano.
Adayatthecoefficientofdeterminationisveryhigh,thiscoefficient
provides a dimensionless value with which we can deduce the
relationship between data estimated by the model and those
measured in Eddy Correlation system, the relative predictive error
was 7.273 % and data showed a standard error of 0.208 mm/day.
Cuadro 1. ET a nivel diario para el modelo METRIC y para el EC.
Table 1. ET daily at METRIC model and the EC.
Evapotranspiración (mm/día)
Imagen satelital
1
Día Juliano
69
METRICTM
2.069
EC
1.93
2
85
2.234
2.3
3
101
2.551
2.46
4
117
4.14
3.58
5
133
4.215
3.74
6
165
3.935
3.47
7
181
4.165
3.6
8
197
2.999
2.84
9
229
2.256
2.55
10
261
1.272
1.13
11
293
0.913
0.99
12
309
0.875
0.89
En la Cuadro 2 se muestra el cálculo del coeficiente de
determinación (R2), el error predictivo relativo (PE) y el
error estándar (SE).
Cuadro 2. Valores estadísticos para los conjuntos de datos
analizados (estimados y observados).
Table 2. Statistical values for the data sets analyzed
(estimated and observed).
R2(-)
0.975
PE (%)
7.273
SE(mm/día)
0.208
A nivel diario el coeficiente de determinación es muy
alto, éste coeficiente ofrece un valor adimensional
con el cual se puede deducir la relación existente entre
datos estimados por el modelo y los medidos en sistema
de Eddy Correlation, el error predictivo relativo fue de
7.273% y los datos presentaron un error estándar de 0.208
mm/día.
The Figure 2 reports graphically the behavior of the daily
ET for different images and contrasts the two methods used.
The Figure 3 shows the relationship between the two
methods of comparison of evapotranspiration, with an R2=
0.9752.
Monthly ET validation
For the value of the monthly ET was necessary to interpolate
the daily values for each image available using the algorithm
coded by Singh et al. (2011), it uses a cubic spline curve,
the advantage of this method is that the slope and curvature
are continuous at the nodes (Gerald and Wheatley, 2004).
By running, the algorithm yields results in two output
images, ETrF monthly and monthly ET. The Table 3 shows
monthly values for the model estimates METRICTM, and
measurements made by the Eddy Covariance tower 2005.
Víctor Manuel Gordillo Salinas et al.
152 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
5
6
T (mm/día) observada en el EC
La Figura 2 reporta gráficamente el comportamiento de la
ET a nivel diario para las diferentes imágenes y se contrastan
los dos métodos utilizados.
5
4
METRIC
EC
y = 1.1885x - 0.2845
R²= 0.9752
3
4
ET (mm/día)
2
3
1
2
0
1
2
3
4
5
ET (mm/día) estimada con METRICTM
6
Figura 3. Gráfica de la relación entre el METRIC y el EC.
Figure 3. Graph of the relationship between the METRIC
and EC.
309
293
261
229
Día Juliano
197
181
165
133
117
101
85
69
1
0
0
Figura 2. Representación grafica de la ET (mm/día) del
METRIC y del EC.
Figure 2. Graphic representation of the ET (mm/day) of
METRIC and the EC.
En la Figura 3 puede observarse la relación existente entre
los dos métodos de comparación de la evapotranspiración,
con un valor de R2= 0.9752.
Validación de la ET a nivel mensual
Para conocer el valor de la ET mensual fue necesario interpolar
los valores diarios para cada imagen disponible utilizando
el algoritmo codificado por Singh et al. (2011), éste utiliza
una curva spline cúbica, la ventaja de este método es que la
pendiente y la curvatura son continuos en los nudos (Gerald y
Wheatley, 2004). Al correr el algoritmo arroja como resultado
dos imágenes de salida, ETrF mensual y ET mensual. En el
Cuadro 3 se presentan valores mensuales para las estimaciones
realizadas con el modelo METRICTM, y las mediciones hechas
por la torre de Eddy Covariance del año 2005.
En la Figura 4, se observa gráficamente el comportamiento
de la ET, es importante mencionar que en los dos primeros
meses y en el último mes de este año no se contaba con
imagen Landsat disponible por tal razón éstas se crearon con
el modelo desarrollado por Singh et al. (2011) con ayuda de
las imágenes disponibles más cercanas al mes que se deseaba
estimar, por tal motivo las diferencias entre los valores de
estos tres meses es muy notoria.
Cuadro 3. ET a nivel mensual para la zona de estudio.
Table 3. ET on a monthly basis for the study area.
Evapotranspiración (mm/mes)
MES
METRICTM
Enero
38
Febrero
37
Marzo
57
Abril
91
Mayo
118
Junio
117
Julio
91
Agosto
59
Septiembre
39
Octubre
34
Noviembre
29
Diciembre
31
EC
21
31
60
87
99
95
105
78
45
31
20
10
The Figure 4 shows graphically the behavior of the ET,
important is to mention that, in the first two months
and the last month of this year there were no available
Landsat image for that reason they were created with the
model developed by Singh et al. (2011) using the nearest
available images per month to be estimated, for this reason
the differences between the values of these three months
is very noticeable.
For model adequacy statistics were calculated as the
coefficient of determination (R2), relative predictive error
(PE) and standard error (SE), the results are presented in
Table 4.
Estimación de la evapotranspiración utilizando un balance de energía e imágenes satelitales
120
100
Tabla 4. Estadísticas calculadas con datos estimados y
medidos de la ET mensual para la zona de estudio
de la costa de Hermosillo, Sonora.
Table 4. Statistics calculated using estimated and measured
data of monthly ET for the study area off the coast
of Hermosillo, Sonora.
METRIC
EC
80
mm/mes
153
60
R2
0.850099669
40
PE (%)
8.9670555
SE (mm/mes)
13.65575921
Figura 4. Representación grafica ET mensual del modelo
METRIC y del EC.
Figure 4. Monthly ET Graphical METRIC model and the EC.
Para conocer la idoneidad del modelo se calcularon
estadísticas como el coeficiente de determinación (R2),
error predictivo relativo (PE) y un error estándar (SE), los
resultados se presentan en el Cuadro 4.
Por último se muestra la grafica de dispersión de los datos
tanto estimados como medidos y además se anexa en esta la
ecuación lineal y su coeficiente de determinación (Figura 5).
Validación de la ET anual del cultivo de vid
Como último paso de la investigación se procedió a sumar
los valores de ET reportados por Rodríguez et al. (2010),
para conocer el dato a nivel anual. Inicialmente para conocer
la ET anual en la imagen generada por METRICTM, se
localizó el punto con las coordenadas X= 466209 y Y=
3200148 este era donde se encontraba instalado la Torre
de Eddy Covariance, por lo tanto daba un resultado de 741
mm/anual para METRICTM y 680 mm/anual para la torre de
Eddy Covariance.
Singh et al. (2011), menciona que los valores de la ET
estimada con imágenes de satélites debe promediarse
usando una cuadricula alrededor del punto de localización
del sistema de Eddy correlation, en trabajo de investigación
se consideró una cuadricula de 3 x 3 pixeles, ya que el ancho
de nuestra parcela de estudio en la imagen era de tres pixeles,
en el Cuadro 5 se muestra los valores finales de la ET anual
tanto para METRICTM como para EC.
En la Figura 6, se muestra la gráfica de barras con lo que
se valida la idoneidad del método METRICTM, además se
encontró que el error relativo es de 3.53%.
Finally, it shows the scatter plot of the data as measured
and estimated both also attached in this linear equation and
coefficient of determination (Figure 5).
140
Evapotranspiración (mm/mes)
120
y= 0.9499x - 1.9906
R²= 0.8501
100
80
EC
NOV
SEP
JUL
MAY
MAR
0
ENE
20
60
40
20
0
0
20
40
60
80
METRIC
100
120
140
Figura 5. Gráfica de dispersión de la ET del METRICTM y del EC.
Figure 5. Scatter plot of METRICTM ET and EC.
Annual ET Validation in the vine cultivation
As the last step of the investigation proceeded to add the values
of ET reported by Rodríguez et al. (2010), for the data on an
annual basis. Initially for the annual ET in the generated image
METRICTM, located the point with coordinates X= 466209 and
Y= 3200148 this was where it was installed Eddy Covariance
Tower, therefore giving a result of 741 mm/year for METRICTM
and 680 mm/year for the Eddy Covariance tower.
Singh et al. (2011) mentioned that, the ET values estimated
with satellite images must be averaged using a grid around
the point of location Eddy correlation system, in research
work is considered a grid of 3 x 3 pixels, and the width of our
study plot in the picture was three pixels; the Table 5 shows
the final values of the annual ET METRICTM both to EC.
The Figure 6 shows the bar graph thus the suitability of the
method validates METRICTM also found that the relative
error is 3.53%.
Víctor Manuel Gordillo Salinas et al.
154 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Cuadro 5. Cantidad de agua evapotranspirada anual.
Table 5. Total annual evapotranspiration water.
Evapotranspiración anual (mm)
METRICTM
EC
704
680
Conclusión
El modelo METRICTM es una herramienta adecuada para
estimar la ET, la cual es estimada como el residual de un
balance de energía realizado en la superficie terrestre, en
las estimaciones a nivel diario y mensual se obtuvo un error
relativo aproximado de 7% y 9% respectivamente, mientras
que el error estándar fue de 0.21 mm por día y de 13.7 mm
por mes. Para todo el periodo anual METRICTM estimó 704
mm y el sistema de Eddy Covariance observó 680 mm lo cual
representó un error relativo de 3.53%.
El uso de imágenes satelitales en la estimación de la
evapotranspiración permite conocer el comportamiento
espacial y temporal de la ET tanto a nivel diario, mensual
y anual. Dicha información permite tomar decisiones para
mejorar la planeación y el manejo de los recursos hídricos.
Es necesario modificar el valor del Kc del pixel frio
recomendado en el modelo METRICTM (valor igual a 1.05)
utilizado en la calibración de cada imagen satelital, ya que en
la zona de estudio los cultivos predominantes son vid, nogal,
naranjo, etc., y estos nunca presentaron coberturas con LAI > 4
debido principalmente a las prácticas de manejo de los cultivos.
Se acepta que la utilización de un balance de energía
en la superficie terrestre y el uso de sensores remotos
satelitales permiten realizar una estimación confiable de
la evapotranspiración; sin embargo, es necesario realizar
pruebas adicionales durante varios años para continuar
evaluando la precisión del método.
Literatura citada
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Evapotranspiración anual
800
700
600
500
704 mm
680 mm
400
METRIC
EC
300
200
100
0
Figura 6. Gráfica de validación de la ET estimada en METRIC
y la medida en EC a nivel anual.
Figure 6. Graphic ET Validation METRIC estimated as EC
and annual level.
Conclusion
The METRICTM model is a suitable tool for estimating ET,
which is estimated as the residual of a conducted energy
balance at the surface, in the estimates on a daily and
monthly yielded a relative error of approximately 7% and 9%
respectively, while the standard error was 0.21 mm per day
and 13.7 mm per month. For the entire period METRICTM
estimated annual 704 mm and Eddy Covariance system
observed 680 mm which represented a relative error of 3.53%.
The use of satellite imagery in estimating evapotranspiration
allows knowing the spatial and temporal behavior of both ET
daily, monthly and yearly. This information allows decisions
to improve the planning and management of water resources.
It is necessary to modify the pixel value of Kc recommended
cold METRICTM model (value equal to 1.05) used in the
calibration of each satellite image, because in the study area
the crops are grapes, walnut, orange, etc., and they never
had coverage with LAI > 4 due mainly to the management
practices of the crops.
It is accepted that the use of an energy balance at the land
surface and the use of satellite remote sensing allow a reliable
estimate of evapotranspiration, but additional testing is
necessary for several years to further evaluate the accuracy
of the method.
End of the English version
Estimación de la evapotranspiración utilizando un balance de energía e imágenes satelitales
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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 157-162
Impacto de la salinidad y la temperatura diurna sobre la
fluorescencia de la clorofila en fresa*
Impact of diurnal temperature and salinity on
chlorophyll fluorescence in Strawberry
Nazario Francisco-Francisco1 y Adalberto Benavides-Mendoza1§
Departamento de Horticultura, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Calzada Antonio Narro 1923. Buenavista, Saltillo, Coahuila, 25315 México. ([email protected]
hotmail.com). §Autor para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
Este estudio fue realizado para investigar el comportamiento
de la fluorescencia de la clorofila de plantas de fresa
(Fragaria x ananassa) ante la salinidad y la temperatura
diurna bajo invernadero. Para ello, se establecieron plantas
de fresa en macetas de polietileno negro con una capacidad
de 5 L conteniendo turba de musgo como sustrato. Los
tratamientos de salinidad fueron inducidos por la aplicación
de CaCl2 a 0 y 12 mM el cual fue adicionado a una solución
nutritiva Steiner. Las plantas testigo y las tratadas crecieron
en un invernadero ventilado con extractores de aire y fueron
irrigadas cada dos días. La investigación del impacto de la
temperatura diurna sobre la fluorescencia de la clorofila
fue realizado registrando la temperatura ambiente del
invernadero cada hora entre las 8:00 am a 5:00 pm. Las
mediciones de los parámetros de fluorescencia fueron
realizadas en los días 0, 14, 28, y 42 después del inicio de los
tratamientos de salinidad. El tratamiento de 12 mM de CaCl2
redujo el rendimiento cuántico máximo (Fv/Fm) y efectivo
(ePS2), pero no aumentó el decaimiento no fotoquímico
(NPQ) interpretándose esta respuesta como una mínima
afectación al PSII. En cuanto a la temperatura las plantas
mostraron disminución en la Fv/Fm y ePS2 con temperaturas
del aire superiores a los 28 °C. La máxima eficiencia
fotoquímica se observó con temperaturas menores a 19 °C.
This study was conducted to investigate the behavior of the
chlorophyll fluorescence of plants of strawberry (Fragaria
x ananassa) with the daytime temperature salinity and low
emissions. For this, strawberry plants were established in
pots of black polyethylene with a capacity of 5 L containing
peat moss as substrate. Salinity treatments were induced by
the application of CaCl2 at 0 and 12 mM, which was added to
a nutrient solution Steiner. The control and the treated plants
grown in a greenhouse ventilated with exhaust fans and were
irrigated every two days. The investigation of the impact of
diurnal temperature on chlorophyll fluorescence recording was
made greenhouse temperature every hour between 8:00 am to
5:00 pm. Measurements of the fluorescence parameters were
performed on days 0, 14, 28, and 42 after initiation of salinity
treatments. Treatment of 12 mM of CaCl2 reduced the maximum
quantum efficiency (Fv / Fm) and effective (EPS2) but did not
increase the decay non-photochemical (NPQ) is interpreted as a
response to the PSII minimal involvement.As to the temperature
decrease in the plants showed the Fv/Fm and EPS2 air
temperatures exceeding 28 °C. The maximum photochemical
efficiency was observed with temperatures below 19 °C.
* Recibido: agosto de 2013
Aceptado: diciembre de 2013
Key words: photochemical efficiency, photoinhibition,
photoprotection.
158 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Nazario Francisco-Francisco y Adalberto Benavides-Mendoza
Palabras clave: eficiencia fotoquímica, fotoinhibición,
fotoprotección.
By adapting to environmental factors such as salinity,
drought stress and temperature extremes, plants carry out
adjustments in metabolic activities (Hughes and Smith, 2007).
Electromagnetic radiation being the primary energy source,
it is expected that several of those changes occurring in the
photosynthetic pigment systems. The settings in the system are
measurable photon capture by a technique called modulated
chlorophyll fluorescence, which involves the application
of four radiation sources with different spectral balance
and irradiance to achieve different stimuli and responses
photochemical apparatus, that in a small volume of leaf tissue.
Registration of responses is used to calculate the parameters
that define the photochemical efficiency, which depends on
changes in environmental variables (Baker, 2008).
Al adaptarse a factores ambientales como la salinidad, el
déficit hídrico y extremos de temperatura, las plantas llevan
a cabo ajustes en las actividades metabólicas (Hughes y
Smith, 2007). Siendo la radiación electromagnética la fuente
de energía primaria, es de esperarse que varios de los citados
cambios ocurran en los sistemas de pigmentos fotosintéticos.
Los ajustes en el sistema de captura de fotones son medibles
mediante una técnica denominada fluorescencia modulada de
la clorofila, que consiste en la aplicación de cuatro fuentes de
radiación con balance espectral e irradiancia diferentes para
lograr distintos estímulos y respuestas del aparato fotoquímico,
ello en un pequeño volumen del tejido foliar. El registro de las
respuestas es utilizado para calcular los parámetros con los
que se define la eficiencia fotoquímica la cual depende de los
cambios en las variables ambientales (Baker, 2008).
Cada factor ambiental modifica de manera particular el
aparato fotoquímico (Baker, 2008). La salinidad provoca por
una parte la modificación de la estructura de las membranas
tilacoides y por otro lado inhibe parcialmente el ciclo de
Calvin (Jaramillo-Giraldo et al., 2009), disminuyendo el
rendimiento cuántico. Las temperaturas altas modifican la
fluidez de la membrana, alterando el funcionamiento de las
proteínas transportadoras de electrones (Xu et al., 2011). La
fresa (Fragaria sp.) con poca capacidad de tolerancia frente
a factores ambientales como la salinidad (Casierra-Posada y
García-Riaño, 2006) y los extremos de temperatura (Kadir
y Sidhu, 2006) es entonces un modelo biológico útil para
describir desde el punto de vista ecofisiológico los ajustes
fotoquímicos frente a éstos factores ambientales adversos.
Por otro lado, diferentes sales con contenido de calcio como
el CaCl2 han sido usadas como fertilizantes en plantaciones
de fresa. También ha sido documentado el efecto positivo
de esta sal en la firmeza de sus frutos (Lanauskas et al.,
2006). No obstante, poca información existe acerca de los
efectos negativos del CaCl2, a diferencia de otras sales más
estudiadas como el NaCl (Biško et al., 2010). El objetivo
de este estudio fue investigar el efecto de la salinidad y las
variaciones en la temperatura ambiente en la eficiencia
fotoquímica de las plantas de fresa var. Festival considerando
los parámetros Fo, Fs, Fm, Fm', Fv/Fm, ePS2, qP, y NPQ.
Material vegetal y tratamientos. Las plantas de fresa,
cultivar “Festival” fueron establecidas en macetas de
polietileno de 5 L con un sustrato de turba de musgo (Berger
BM2) más perlita (Hortiperlita) a una proporción de 75:25
Each environmental factor modifies particular photochemical
apparatus (Baker, 2008). Salinity causes on the one hand the
modification of the structure of the thylakoid membranes and
on the other hand partially inhibits the Calvin cycle (JaramilloGiraldo et al., 2009) , lowering the quantum efficiency. High
temperatures change the fluidity of the membrane, altering
the operation of the electron transport proteins (Xu et al.,
2011). The strawberry (Fragaria sp.) With little capacity for
tolerance to environmental factors such as salinity (CasierraPosada and García- Riano, 2006) and temperature extremes
(Kadir and Sidhu, 2006) is thus a useful biological model to
describe from the viewpoint of adjustments photochemical
eco-physiologic against these adverse environmental factors.
Furthermore, different calcium -containing salts such as
CaCl2 are used as fertilizers in strawberry plantations. Also
documented the positive effect of this salt on fruit firmness
(Lanauskas et al., 2006). However, little information exists
about the negative effects of CaCl2, unlike most studied other
salts such as NaCl (Bisko et al., 2010). The objective of this
study was to investigate the effect of salinity and temperature
variations in the photochemical efficiency of the strawberry
plants var. Considering the parameters Festival Fo, Fs, Fm,
Fm', Fv/Fm, EPS2, qP, and NPQ .
Plant material and treatments. Strawberry plants, cultivar
"Festival" were established in polyethylene pots of 5 L with
peat moss substrate (Berger BM2) plus perlite (Hortiperlita)
at a ratio of 75:25 by volume. The runners were established
on October 15, 2011 in a greenhouse ventilated with exhaust
fans and passive ventilation side with maximum daytime
temperature of 35 °C and minimum night temperature of 15
°C and average relative humidity of 50%. Fertilization of
the plants was based on a Steiner nutrient solution at 15% to
Impacto de la salinidad y la temperatura diurna sobre la fluorescencia de la clorofila en fresa
en volumen. Los estolones fueron establecidos el 15 de octubre
de 2011 en un invernadero ventilado con extractores de aire
y ventilación pasiva lateral con temperatura diurna máxima
de 35°C y temperatura nocturna mínima de 15°C y humedad
relativa promedio de 50%. La fertilización de las plantas fue en
base a una solución nutritiva de Steiner a 15% más elementos
menores a 100% (Steiner, 1961), dando una concentración de
0.372 g/L de fertilizantes. Para inducir la salinidad se aplicó un
tratamiento de cloruro de calcio (CaCl2) a una concentración de
0 y 12 mM que se mezcló con la solución nutritiva resultando una
concentración final de 0.372 y 1.704 g/L y una conductividad
eléctrica de 555 y 2543 μS•cm-1 respectivamente. Previo
a ello, se llevó a cabo una determinación preliminar del
comportamiento de los parámetros de fluorescencia frente a las
concentraciones de 0, 3, 6, 9 y 12 mM de CaCl2, en la que no se
observó diferencia significativa en las dosis de 3, 6 y 9 mM en
los primeros 3 días de la aplicación, razón por la que se decidió
continuar con las determinaciones únicamente del testigo y de
la concentración que mostró diferencia significativa, que fue
la más alta (12 mM).
Cabe señalar que la conductividad alcanzada con la dosis de
12 mM de CaCl2 es superior a la máxima recomendada en el
cultivo de fresa que es de 2000 μS•cm-1 (Barroso y Alvarez,
1997). Se aplicaron diariamente 150 mL de éstas mezclas a
las macetas designadas. El diseño experimental utilizado en
este ensayo fue un factorial a x b conducido bajo un arreglo
completamente al azar con 3 plantas por tratamiento, dando un
total de 6 plantas, a las que se les tomó 1 pulso de fluorescencia
en los 0, 14, 28, y 42 días posteriores de comenzado el
tratamiento. Cada medición fue tomada entre las 8:00 am y
8:30 h a una temperatura que oscilo entre 18-21 °C. El registro
de los parámetros para verificar el efecto de los cambios en la
temperatura ambiente se realizó en 3 plantas a intervalos de
una hora, 4 veces en un día, entre las 8:00 y las 17:00 h, en tres
días consecutivos con condiciones similares de temperatura
que oscilaron entre los 18-34 °C. La temperatura se verificó
con un termómetro ubicado a la altura del dosel de las plantas.
El diseño experimental utilizado en éste ensayo fue un
arreglo completamente al azar. Sobre los datos se realizó un
análisis de varianza y una prueba de medias con Tukey (p<
0.05). Previo a cada medición las hojas fueron adaptadas a un
período de obscuridad por 30 min con el dispositivo incluído
en el fluorómetro. Todas las mediciones se realizaron en los
foliolos con madurez fisiológica. Para las mediciones de la
fluorescencia de clorofila se utilizó un fluorómetro de pulso
modulado (Fluorescence Monitoring System [FMS-2];
Hansatech Instruments Ltd., Norfolk, United Kingdom).
159
100% smaller elements (Steiner, 1961), giving a concentration
of 0.372 g/L of fertilizers. To induce salt treatment was
applied calcium chloride (CaCl2) at a concentration of 0 to
12 mM was mixed with the nutrient solution resulting in a
final concentration of 0.372 and 1.704 g/L and an electrical
conductivity of 555 mS 2543 • cm-1 respectively.
Before that, we held a preliminary determination of the behavior
of the fluorescence parameters against the concentrations of 0,
3, 6, 9 and 12 mM CaCl2, in which no significant difference
was observed at doses of 3 6 and 9 mM in the first three days of
the application, which is why it was decided to continue with
only determinations of witness and the concentration showed
a significant difference, which was the highest (12 mM).
Note that the conductivity reached a dose of 12 mM of CaCl2
is higher than the maximum recommended strawberry
crop is 2000 mS•cm-1 (Álvarez- Barroso, 1997). 150 mL
were applied daily mixtures thereof designated pots.
The experimental design used in this trial was a factorial
arrangement a x b conducted under completely randomized
with three plants per treatment, giving a total of 6 floors,
which were taken 1 pulse of fluorescence at 0, 14, 28, and
42 days after treatment starts.
Each measurement was taken between 8:00 am and 8:30
h a temperature ranged from 18-21 °C. The recording of
parameters to verify the effect of temperature changes on 3
levels was performed at intervals of one hour, four times a
day, between 8:00 and 17:00 h, on three consecutive days
with Similar conditions of temperature ranging between 1834 °C. The temperature was monitored using a thermometer
located at the height of the canopy of plants.
The experimental design used in this trial was a completely
random basis. About the data was performed and analysis
of variance with Tukey mean test (p< .05). Prior to each
measurement the sheets were adapted to darkness for a
period of 30 min with the device included in the fluorometer.
All measurements were performed in the leaflets with
physiological maturity. For measurements of chlorophyll
fluorescence is used a pulse-modulated fluorometer
(Fluorescence Monitoring System [FMS-2]; Hansatech
Instruments Ltd., Norfolk, United Kingdom).
Minimum fluorescence (Fo) was obtained by applying a weak
modulated light at an intensity of 0.1 mol photons m-2s-1 and
the maximum fluorescence by applying a pulse of 18 000
mol photons m-2s-1 with a duration of 0.8 seconds. In the same
160 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Nazario Francisco-Francisco y Adalberto Benavides-Mendoza
La fluorescencia mínima (Fo) se obtuvo al aplicar una luz
modulada débil a una intensidad de 0.1 μmol de fotones m-2
s-1 y la fluorescencia máxima con la aplicación de un pulso
de 18 000 μmol de fotones m-2 s-1 con una duración de 0.8
segundos. A la misma sección de tejido foliar se le aplicó
durante cuatro minutos luz actínica con irradiancia de 1
020 μmol de fotones m-2 s-1 determinando el estado estable
de la fluorescencia (Fs) así como la fluorescencia máxima
(Fm'). Los parámetros adicionales obtenidos del equipo
fueron: rendimiento cuántico máximo (Fv/Fm), rendimiento
cuántico efectivo (ePS2), decaimiento fotoquímico (qP), y
decaimiento no fotoquímico (NPQ).
section of leaf tissue was applied for four minutes with actinic
light irradiance of 1 020 mol photons m-2s-1 by determining the
steady state fluorescence (Fs) and maximal fluorescence (Fm').
Additional parameters obtained from the team were: maximum
quantum yield (Fv/Fm), effective quantum yield (ePS2), decay
photochemical (qP) and non-photochemical decay (NPQ).
La aplicación de CaCl2 no afectó significativamente a la
mayoría de los parámetros de fluorescencia. No obstante
el parámetro Fv'/Fm' mostró afectación al inicio de la
aplicación y a los 14 días, posterior a la cual se observó
una estabilización (Figura 1). Este parámetro provee un
estimado de la eficiencia máxima de la fotoquímica del
fotosistema II a una densidad dada de flujo fotónico de la
radiación PAR, el cual representa la eficiencia operativa del
fotosistema II si todos los centros correspondiente fueron
abiertos (quinona Q oxidada) (Baker, 2008). Ésta respuesta
puede deberse a que la salinidad produjo la disminución en la
eficiencia del fotosistema II, pero sin activar su mecanismo
de disipación energética, observado en la no afectación
del parámetro (NPQ) y la no disminución en la eficiencia
operativa del fotosistema II (ePS2) (Tabla 1). Esto sugiere
que la disminución de la eficiencia máxima del fotosistema
II, observado a partir del día 28, es atribuible a la restauración
en la habilidad de los centros de reacción para realizar el
transporte de electrones. Sobre esto último, se tienen reportes
de que el parámetro NPQ es el primer parámetro afectado
en los tratamientos salinos (Han et al., 2010), situación no
observada en este experimento, donde la dosis de 12 mM
de CaCl2 sólo afectó al mínimo la eficiencia fotoquímica.
CaCl2 application did not significantly affect the majority
of the fluorescence parameters. However parameter Fv'/
Fm' showed involvement at the start of the application and
14 days, after which stabilization was observed (Figure 1).
0.80
0.78
0.76
Fv'/Fm'
a
a
ab
ab
ab
0.74
ab
ab
b
0.72
0.70
Testigo
CaCl2
0
14
28
42
Figura 1. Comportamiento del parámetro Fv'/Fm' y el testigo
en plantas de fresa ante la salinidad inducida con
cloruro de calcio (CaCl2) 12mM en el tiempo inicial
y transcurridos 14, 28, y 42 días después de la
aplicación del tratamiento. Las barras representan
la desviación estándar. Medias con la misma letra no
presentan diferencia significativa (Tukey p< 0.05).
Figure 1. Parameter behavior Fv'/Fm' and the control in
strawberry plants at the salinity induced calcium
chloride (CaCl2) 12mM in the initial time and after
14, 28, and 42 days after treatment application. The
bars represent the standard deviation. Means with the
same letter are not significantly different (Tukey p< .05).
Tabla 1. Comportamiento de los parámetro de fluorescencia ePS2 y NPQ en plantas de fresa ante la salinidad por cloruro
de calcio (CaCl2) a 12mM en el tiempo inicial y transcurridos 14, 28, y 42 días después de la aplicación de los
tratamientos. †Desviación estándar.
Table 1. Behavior fluorescence parameter and NPQ ePS2 strawberry plants to salinity calcium chloride (CaCl2) at 12mM
in the initial time and after 14, 28, and 42 days after application of treatments. †Standard Deviation.
Dias
0
14
28
42
ePS2
Testigo
0.75ab±0.01
0.75a ±0.01
0.74ab±0.03
0.70b±0.01
NPQ
CaCI2
0.73ab±0.01
0.70ab±0.02
0.72ab±0.01
0.70b ±0.02
To
0.26 ±0.02
0.11b ±0.09
0.18ab±0.05
0.49a ±0.17
ab
CaCI2
0.41ab±0.15
0.31ab±0.23
0.29ab±0.10
0.36ab±0.08
Impacto de la salinidad y la temperatura diurna sobre la fluorescencia de la clorofila en fresa
Las plantas de fresa mostraron una disminución paulatina
en la eficiencia fotoquímica al aumentar la temperatura
de 19 a 34 °C, siendo más acentuado el efecto a partir
de los 28 °C. Esta reducción pudiera ser resultado de la
caída en la eficiencia cuántica máxima (Fv/Fm), debida
principalmente a la disminución en la fluorescencia máxima
(Fm) (Figura 2). Al mismo tiempo, no hubo afectación en
los parámetros referentes a la fluorescencia mínima (Fo),
rendimiento cuántico efectivo (ePS2) ni en los decaimientos
de la fluorescencia debidas a procesos fotoquímicos
(qP) y no fotoquímicos (NPQ), lo que puede indicar que
en las temperaturas de 19 a 34 °C no se presentó estrés
oxidativo, que es la respuesta más común de las plantas
frente a temperaturas extremas (Ogweno et al., 2009). A
pesar de ello, se observó que el parámetro de estabilidad
(Fs) disminuyó, lo que pudiera indicar una disminución
en la capacidad de disipación del gradiente de protones
(∆pH) entre el lúmen del tilacoide y el estroma (Rohacek,
2002). Éstos resultados indican un declive en la eficiencia
fotoquímica de las plantas por encima de los 28 °C, mientras
que por debajo de los 19 °C mostró una mayor eficiencia.
280
260
Fo
240
b
a
a
220
1600
c
1450
19
330
22
25
28
Temperatura (°C)
31
1300
34
b
b
270
22
25
28
Temperatura (°C)
31
34
Fv/Fm
290
22
a
25
28
Temperatura (°C)
d
31
34
ab
0.86
a
19
19
0.87
a
310
Fs
a
1750
250
Strawberry plants showed a gradual decrease in efficiency
with increasing temperature photochemical 19 to 34 °C, the
effect being more pronounced after 28 °C. This reduction
Fm
a
200
This parameter provides an estimate of the maximum
efficiency of photosystem II photochemistry at a given
photon flux density of PAR radiation, which represents
operating efficiency of photosystem II if all corresponding
centers were opened (Q oxidized quinone ) (Baker, 2008).
This response may be due to salinity caused a decrease in the
efficiency of photosystem II, but without activating the energy
dissipation mechanism, observed in the non- involvement of
the parameter (NPQ) and no decrease in operating efficiency
of photosystem II (ePS2) (Table 1). This suggests that the
decrease in the maximum efficiency of photosystem II,
observed from day 28, is attributable to the restoration of the
ability of the reaction centers for electron transport. Regarding
the latter, there are reports that the NPQ parameter is the first
parameter affected saline treatments (Han et al., 2010), it was
not observed in this experiment, where the dose of 12 mM
CaCl2 only affected to a minimum photochemical efficiency.
1900
a
161
0.85
ab
b
0.84
0.83
19
22
25
28
Temperatura (°C)
31
34
Figura 2. Comportamiento de los parámetros de fluorescencia en plantas de fresa ante el espectro de temperatura ambiente
19-34 °C. Las valores son unidades de fluorescencia relativa. Los promedios con la misma literal no difieren
estadísticamente según Tukey (p≤ 0.05). Las barras representan la desviación estándar.
Figure 2. Behavior of the fluorescence parameters in strawberry plants at the temperature range of 19-34 °C. The values are
relative fluorescence units. Means with the same letters differ statistically according to Tukey (p≤ 0.05). The bars represent
the standard deviation.
162 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Nazario Francisco-Francisco y Adalberto Benavides-Mendoza
La máxima eficiencia cuántica (Fv/Fm) se encontró por debajo
de los 19 °C, disminuyendo al aumentar la temperatura y
mostrando un fuerte declive con temperaturas mayores a 28
°C. Sin embargo, el parámetro de estabilidad (Fs) fue reducida
a temperaturas superiores a los 19 °C lo cual indica efectos
adversos en la síntesis de moléculas NADPH y ATP para la
fotosíntesis. Los parámetros qP y NPQ indicaron que no se
presentó estrés oxidativo en el espectro de temperatura estudiado.
may be due to the drop in maximum quantum efficiency (Fv/
Fm), mainly due to the decrease in maximum fluorescence
(Fm) (Figure 2). At the same time, there was impairment in
the parameters relating to the minimal fluorescence (Fo),
effective quantum yield (ePS2) or fluorescence decays due
to photochemical processes (qP) and non- photochemical
(NPQ), which may indicate temperatures in the 19-34 °C
did not show oxidative stress, which is the most common
response of plants to temperature extremes (Ogweno et
al., 2009).
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tomato after exposure to different temperatures. Afr. J. Hort.
Sci. 2(1):124-137.
Nevertheless, it was observed that the stability parameter
(Fs) decreased, which would indicate a decrease in the
dissipation of the proton gradient (pH ∆) between the
thylakoid lumen and stroma (Rohacek, 2002). These results
indicated a decline in the photochemical efficiency of the
plants above 28 °C, whereas below 19 °C showed a greater
efficiency.
The maximum quantum efficiency (Fv/Fm) was found
below 19 °C, decreases with increasing temperature
and showing a sharp decline in temperatures above 28
°C. However, the stability parameter (Fs) was reduced
at temperatures above 19 °C, which indicates adverse
effects on the synthesis of ATP and NADPH molecules
for photosynthesis. QP and NPQ parameters indicated
that oxidative stress was not presented in the temperature
range studied.
End of the English version
Rohacek, K. 2002. Chlorophyll fluorescence parameters: the
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Photosynthetica. 40(1):13-29.
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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014 p. 163-169
Intensificación de la producción en la agricultura
orgánica: caso café*
Intensification of production in organic
agriculture: coffee case
Gerardo Noriega Altamirano1, Brenda Cárcamo Rico1, Manuel Ángel Gómez Cruz2, Rita Schwentesius Rindermann2§, Sergio
Cruz Hernández1, Jesús Leyva Baeza1, Eduardo García de la Rosa1, Ulises Iván López Reyes1 y Alexander Martínez Hernández1
Academia de Meteorología. ([email protected]). 2Centro de Investigaciones Interdisciplinarias para el Desarrollo Rural Integral, Universidad Autónoma Chapingo.
Carretera México-Texcoco, km. 38.5, Chapingo, Estado de México. C. P. 56230. ([email protected]). §Autora para correspondencia: [email protected]
1
Resumen
Abstract
En la región costeña de Oaxaca, en la parte media de la cuenca,
se encuentra el agroecosistema cafetalero, donde además
de los servicios ambientales, la producción del aromático
es la base de la economía campesina, vulnerable a desastres
asociados a tormentas y ciclones tropicales. Por ejemplo, antes
del huracán Paulina se producían de 12 a 15 quintales ha, 13
años después del meteoro los cafetales tienen una cubierta
vegetal con 81% de sombra, 7 000 kilos de hojarasca ha
sobre el suelo y un rendimiento medio de sólo 2.9 qq/ha. La
lixiviación del suelo ha conducido a la degradación edáfica
donde el pH es de 5.4, la relación C/N de 11.57 y el fósforo
disponible de 17.68 mg kg. Por ello, en un esquema de parcelas
demostrativas se promueve: la restauración de la biología del
suelo, de la materia orgánica, para la remineralización del
suelo se incorporan minerales secundarios no metálicos, como
zeolitas, dolomitas y roca fosfórica; se practica la inoculación
de microorganismos: Azotobacter y micorrizas, así como la
incorporación de compostas y la fertilización foliar.
In the coastal region of Oaxaca, in the middle of the
basin, is the coffee agroe-cosystem, where in addition
to environmental services, coffee production is the basis
of the rural economy, vulnerable to disasters associated
with tropical storms and cyclones. For example, before
Hurricane Paulina occurred from 12-15 quintals ha,
13 years after the meteor the coffee have a cover with
81% shade, 7000 kilos of litter has on the ground and
an average yield of only 2.9 qq/ha. Soil leaching has
led to soil degradation where the pH is 5.4, the C/N
of 11.57 and available phosphorus of 17.68 mg kg.
Therefore, in demonstration plots scheme is promoted:
the restoration of soil biology, organic matter for soil
remineralization incorporate nonmetallic secondary
minerals, such as zeolites, dolomite and rock phosphate,
is practiced inoculation microorganisms: Azotobacter
and mycorrhizae, and the incorporation of compost and
foliar fertilization.
Palabras clave: fertilización foliar, remineralización,
inoculación de microorganismos y micorrizas.
Key words: foliar fertilization, remineralization,
microorganisms and mycorrhizal inoculation.
* Recibido: junio de 2013
Aceptado: noviembre de 2013
Gerardo Noriega Altamirano et al.
164 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Introducción
Introduction
El ejercicio que aquí se presenta es un ensayo de transferencia
tecnológica mediante el conocimiento científico con la
participación local y el saber tradicional. Este planteamiento
busca la intensificación de la agricultura orgánica, el caso
que se presenta está orientado a la cafeticultura orgánica en
zonas de deterioro ambiental por la lixiviación ocasionada
por las tormentas y ciclones tropicales, reconociendo que el
manejo del recurso suelo ayudará a mejorar la productividad.
El huracán Paulina en 1997 vino a marcar un parteaguas en
la vida de los cafeticultores indígenas de la Sierra Sur de
Oaxaca, la lixiviación de los suelos llevó a un siniestro, de
12 qq/ha de café la productividad descendió a 2.9 qq/ha.
The exercise presented here is a test of technology
transfer through scientific knowledge with local
participation and traditional knowledge. This approach
seeks the intensification of organic agriculture, the case
presented is oriented organic coffee production in areas
of environmental degradation due to leaching caused
by storms and tropical cyclones, recognizing that soil
resource management will help improve productivity.
Hurricane Pauline in 1997 came to mark a watershed in
the life of indigenous coffee farmers in the Sierra Sur of
Oaxaca, leaching of soils led to a loss of 12 q/ha of coffee
productivity decreased to 2.9 tons/ha.
El cafeto es un arbusto siempre verde, de cuyos frutos se
obtiene una bebida a partir de la mezcla en agua caliente con
los granos tostados de la planta de café (Coffea arabiga L.). La
planta de café tiene su primera cosecha entre los tres y cinco
años, con un rendimiento de hasta 2.2 kilos por mata; su raíz
principal penetra hasta unos 50 cm, en los primeros 30 cm se
encuentra 86% de las raíces absorbentes. Ésta profundidad del
suelo debe abastecer los nutrientes que el cultivo demanda.
El cafeto tiene una relación N.P:K de 4:8:1:2.8 (Carvajal et
al., 1969); en Brasil se reportan resultados que conducen a
incrementar la productividad cuando se acude a practicar de
3 a 4 aplicaciones foliares anuales (Malavolta, 1993).
The coffee tree is an evergreen shrub whose fruits you get
a drink from the hot mixture with the roasted beans of the
coffee plant (Coffea arabica L.). The coffee plant has its
first harvest between three and five years, with a yield of up
to 2.2 kilos per mat, its taproot penetrates to about 50 cm,
in the first 30 cm are 86% of the absorbing roots. This depth
of soil to supply the nutrients that growing demand. The
coffee has a ratio NP: K 4:8:1:2.8 (Carvajal et al., 1969), in
Brazil reported results that lead to increased productivity
when it comes to practicing 3-4 foliar applications per year
(Malavolta, 1993).
En México no se ha desarrollado una cultura de fertilización en
la agricultura orgánica, salvo en la cafeticultura convencional
donde aún se hace uso generalizado de la formula 18-12-6;
así alrededor de 500 000 caficultores aprovechan 664 794
ha en aproximadamente 5 000 comunidades rurales, que
cultivan en suelos degradados, con bajos rendimientos, con
plagas y enfermedades que no logran manejar, por ello el
desarrollo tecnológico que se presenta conduce a diseñar
agroecosistemas con mayor capacidad de carga.
El presente trabajo difunde una propuesta de fomento para la
innovación tecnológica en la productividad de la agricultura
orgánica, se ejemplifica con cafetales orgánicos atendiendo a los
factores de la producción, donde destacan: (a) genética; (b) clima;
(c) remineralizacoón del suelo; (d) restauración de la biología
del suelo; (e) incorporación de materia orgánica; (f) manejo del
cultivo; y (e) nutrición complementaria vía fertilización foliar.
In Mexico, a culture of fertilization in organic farming
has not been developed so far, except in the conventional
coffee production which is still widespread use of
18-12-6 formula; so about 500 000 farmers exploit
approximately 664 794 ha in 5 000 communities rural
farming on degraded soils, with low yields, pests
and diseases that fail to handle, so the technology
development that leads to design agro-ecosystems has
more capacity.
This paper disseminates a building proposal for
technological innovation in the productivity of organic
agriculture; organic coffee is exemplified by taking
into account the factors of production, which include:
(a) genetic; (b) climate; (c) soil remineralization; (d)
restoration of soil biology; (e) incorporation of organic
matter; (f) crop management; and (e) supplementary
nutrition via foliar feeding.
Intensificación de la producción en la agricultura orgánica: caso café
La cuenca Río Copalita se localiza en el extremo sur del
estado de Oaxaca dentro de la provincia Sierra Madre del
Sur, ocupando las subprovincias Costa del Sur. Comprende
un total de 3.96% del territorio estatal; dividiéndose en
dieciséis cuencas y subcuencas donde en la parte media
se encuentra el cafeto formando el estrato arbustivo de
la vegetación primaria. En la parte media de la cuenca
se practica la cafeticultura bajo el sistema rusticano y de
policultivo tradicional, la fertilidad de suelos se atribuye a la
humificación y mineralización de la materia orgánica de la
hojarasca proveniente del arbolado. La región cuenta con 16
clases de uso de suelo, destaca la selva mediana caducifolia
con 22.32% seguida por las actividades agrícolas-pecuariasforestales con 17%. En el área cubierta con vegetación de
selva mediana caducifolia y bosque de niebla coexiste el
agroecosistema cafetalero.
Para evaluar la fertilidad de los suelos de la entidad,
concebida como la disponibilidad que tiene un suelo para
proveer condiciones físicas, químicas y biológicas para el
crecimiento y desarrollo de las plantas, se utilizaron 720
perfiles de suelos georreferenciados; de la Cuenca del Río
Copalita se utilizaron 35 sitios georreferenciados. El pH
fue determinado en agua, la materia orgánica mediante la
oxidación con dicromato de potasio, las variables químicas
de N, P, K, Ca, Mg y micronutrientes fueron determinadas
en apego a la NOM-021-SEMARNAT-2000. Los resultados
se interpolaron apoyados en Kriging (Demmers, 1999), con
sistemas de información geográfico se elaboraron mapas
de acidez del suelo y contenido de materia orgánica, así se
generó la formulación de la fertilización al suelo y foliar.
Desde 2010 en la comunidad de San Bartolomé Loxicha, se
ha impulsado la fertilización foliar y en la actualidad en 200
parcelas distribuidas en la Sierra Sur, se realiza un esquema
de transferencia tecnológica orientada al manejo del suelo y
a la nutrición del cafeto con nueve componentes.
Diagnóstico nutrimental. El análisis de suelos diagnostica la
oferta de nutrimentos en la solución del suelo; la información
es procesada apoyados en Sistemas de Información
Geográfica (SIG), para identificar espacialmente la
distribución de la calidad de los suelos estudiados, con ello
se diseña la estrategia de abonadura.
Manejo de la reacción del suelo. En la rizosfera, zona
de contacto del suelo y la raíz el pH disminuye por las
excreciones de la raíz producto de la actividad microbiana,
así la formación de ácidos orgánicos por la raíz abate el pH
165
Copalita River Basin is located in the southern state of
Oaxaca in the Sierra Madre del Sur province, occupying
sub-provinces South Coast. Comprising 3.96% of the state
territory, divided into sixteen sub-basins and where in the
middle there is the coffee shrub layer forming the primary
vegetation. In the middle part of the basin is practiced under
coffee cultivation system and traditional polyculture, soil
fertility is attributed to the humification and mineralization
of organic matter in the litter from the trees. The region
has 16 land use classes, medium deciduous forest stands
with 22.32%, followed by agriculture-livestock-forest
with 17%. In the area covered with vegetation medium
deciduous forest and cloud forest coexists coffee agroecosystem.
To evaluate the soil fertility of the organization, conceived
as having a floor availability to provide physical, chemical
and biological growth and development of plants used
720 georeferenced soil profiles; River Basin Copalita 35
sites were used georeferenced. The pH was determined
in water, organic matter by oxidation with potassium
dichromate, the chemical variables of N, P, K, Ca, Mg
and micronutrients were determined in compliance with
NOM-021-SEMARNAT-2000. The results are supported
by Kriging interpolated (Demmers, 1999); geographic
information systems were mapped soil acidity and organic
matter content and generated the formulation of foliar and
soil fertilization.
Since 2010 in the community of San Bartolomé Loxicha
has driven foliar fertilization and currently in 200 plots
distributed in the Southern Highlands, we performed a
technology transfer scheme oriented soil management and
nutrition of coffee with nine components.
Nutritional diagnosis. Soil testing diagnosed nutrient
supply in the soil solution, the information is processed
supported by Geographic Information Systems (GIS) to
identify spatial distribution of the quality of the soils studied,
with this strategy is designed Fertilisation .
Managing soil reaction. At rhizosphere, soil contact
zone and the pH decreases root excretions, product of the
microbial activity and the formation of organic acids lowers
the pH root of this area. Besides high rainfall conditions
explain how water dissolves soluble bases are lost by
leaching the soil profile. Because of thise, it promotes the
incorporation of dolomite with compost, this mixture is
incorporated into the bushes.
166 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Gerardo Noriega Altamirano et al.
de esta zona. Además las condiciones de alta pluviometría
explican como el agua disuelve las bases solubles que por
lixiviación se pierden del perfil del suelo. Por lo anterior se
promueve la incorporación de dolomita con composta, esta
mezcla se incorpora a los arbustos.
Soil remineralization. Apply grinding minerals from rocks,
with a fine mesh to mix the soil, using materials such as
diatomaceous earth, dolomite, rock phosphate and zeolites,
among others.
Remineralización del suelo. Se aplican minerales
procedentes de la molienda de rocas, con una malla fina para
mezclarlos al suelo, utilizando materiales como diatomeas,
dolomitas, roca fosfórica y zeolitas, entre otros.
Dosis de abonadura sustentable. Fundados en el análisis
de suelos y en el rendimiento meta se diseña la cantidad
de materia orgánica a aplicar, los microorganismos que
deben inocularse y los minerales secundarios metálicos
que utilizan.
Incremento de la capacidad de intercambio catiónico
(CIC). Se promueve el incremento de la CIC, para
incrementar la eficiencia de absorción nutrimental, por ello
el compostaje debe alcanzar un nivel de humificación previo
a su incorporación al suelo, además de mezclar zeolitas.
Incorporación de materia orgánica. Mejora el hábitat de la
fauna edáfica, el almacenamiento de agua y la eficiencia de
aprovechamiento de los minerales secundarios no metálicos
al incrementar la solubilización de ellos, incorporan 2 t de
humus/ha.
Biología del suelo. La rizósfera, zona inmediata a las raíces
de los cultivos, fundamental para el ciclo biológico y la
disponibilidad de nutrimentos, se fortalece inoculando dos
grupos de microorganismos:
Bacterias promotoras del crecimiento: Azotobacter.
Estrategia para la fijación biológica de Nitrógeno,
balancear la relación Carbono/ Nitrógeno y coadyuvar a la
humificación de la hojarasca existente en la superficie del
suelo, así como a la mineralización.
Micorrizas. Se utiliza el hongo micorrízico arbuscular
Glomus intraradices para suministrar Fósforo y otros
nutrimentos al cafeto.
Nutrición mineral complementaria. La atención de las
necesidades nutricionales de micronutrientes y elementos
benéficos se realiza mediante la fertilización foliar teniendo
como referencia la normatividad de la agricultura orgánica.
La fertilización foliar deriva del análisis de suelos y
Sustainable Fertilisation dose. Founded in soil analysis
and performance design goal is the amount of organic matter
applied, to be inoculated microorganisms and minerals used
metal side.
Increased on the cation exchange capacity (CEC). We
promoted the increased of CIC to increase the efficiency
of nutrient absorption, so the compost must reach a level of
humification prior to incorporation into the soil, mix well
zeolites.
Incorporation of organic matter. Improves soil fauna
habitat, water storage and efficiency of utilization of
nonmetallic secondary minerals by increasing the
solubilization of them, incorporate humus 2 t/ha.
Soil biology. The rhizosphere, roots immediate area
of crops critical to the life cycle and the availability
of nutrients, strengthens inoculating two groups of
microorganisms:
Growth promoting bacteria: Azotobacter. Strategy for the
biological fixation of nitrogen, balance the carbon/nitrogen
ratio and contribute to the humification of litter at the surface
of the soil and the mineralization.
Mycorrhizae. Glomus intraradices fungus is used to supply
P and other nutrients to the coffee tree.
Complementary mineral nutrition. The care of the
nutritional needs of micronutrients and beneficial elements
is by foliar feeding with reference to the regulation of organic
agriculture. Foliar fertilization derived from the analysis
of soil and foliar comprises incorporation of (a) humic
substances; (b) amino acids; and (c) nutrient: Cu, Zn, Mn,
Fe, Mo, B, Mg, Si, is and Ni mainly.
Pest management. We encourage the use of entomopathogens
as aerial pest control, such is the case of the coffee berry borer.
Organic matter. The soil organic matter is determined on
the chemical analysis corresponds to the organic fraction
of the soil passing through a sieve with 2 mm mesh
(Fassbender and Bornemisza, 1987). The average content
Intensificación de la producción en la agricultura orgánica: caso café
comprende la incorporación vía foliar de: (a) sustancias
húmicas; (b) aminoácidos; y (c) nutrimentos: Cu, Zn, Mn,
Fe, Mo, B, Mg, Si, Se y Ni, principalmente.
Manejo de plagas. Se fomenta el uso de entomopatógenos
como agentes de control de plagas aéreas, es el caso de la
broca de café.
Materia orgánica. La materia orgánica del suelo que
se cuantifica en el análisis químico, corresponde a la
fracción orgánica del suelo que pasa por un tamiz con
malla de 2 mm (Fassbender y Bornemisza, 1987). El
contenido promedio de materia orgánica de los suelos
cafetaleros es 5.14% y 2.98% de carbono, existe variación
desde 2.89 a 9.34%. La mayoría de los suelos cafetaleros
presentan valores altos de materia orgánica, los valores
encontrados de materia orgánica indican que aunque
existen altas temperaturas y alta precipitación en la
zona, las condiciones de acidez frenan el desarrollo de
las bacterias y se abate el proceso de mineralización, lo
que está ocurriendo es alta proliferación de hongos y
nulificación de la actividad bacteriana.
Oaxaca limites
Comunidad de interés
Municipios de interés
Perfiles de suelos
Oax_mo3
Valores MO
Muy Bajo
Bajo
Medio
Alto
Muy alto
167
of soil organic matter coffee is 5.14% and 2.98% carbon;
there is variation from 2.89 to 9.34%. Most floors have high
values ​​coffee organic matter, organic matter values ​​found
indicate that although there are high temperatures and high
rainfall in the area, the acidic conditions slowing down the
development of bacteria and swings the mineralization
process, what is happening is high nullification fungal and
bacterial activity.
Soil acidity. The soil reaction is expressed by the pH,
the regional average is 5.44 coffee soils qualifies as
moderately acidic, thereby decomposing microorganisms
and organic matter mineralization of nitrogen, phosphorus
and sulfur reduce their activity. Nitrogen-fixing bacteria
is reduced, and increases the leaching of potassium
deficiency indicates this acidity molybdenum, nitrogen,
calcium, magnesium and phosphorus. The results reveal
high concentrations of manganese, boron and iron. The
causes of regional acidity are three: (1) precipitation; (2)
decomposition of organic matter; and (3) harvesting crops.
Using a training process is performed on-site composting,
incorporating 2 t ha-1, the material dehumidification in
compliance with organic regulations, microbial activity
takes advantage of such material and mixed with 200 kg
of dolomite/ha and 100 zeolites kg/ha applied in each
plant in the fertilizer band, as an amendment to correct
soil acidity.
Fuertemente acido
Moderadamente acido
Neutro
Medianamente alcalino
Fuertemente alcalino
Perfiles de suelo
Figura 1. Mapa del contenido de materia orgánica en los suelos
de Oaxaca.
Figure 1. Map of the organic matter content in soils of Oaxaca.
Acidez del suelo. La reacción de un suelo se expresa por
el pH, cuyo valor medio regional en los suelos cafetaleros
es 5.44, califica como moderadamente ácido, por ello
los microorganismos descomponedores de la materia
orgánica y de la mineralización del nitrógeno, fósforo
y azufre reducen su actividad. las bacterias fijadoras de
nitrógeno se reducen, además se incrementa la lixiviación
de potasio; esta acidez indica deficiencia de Molibdeno,
nitrógeno, calcio, magnesio y fósforo. los resultados
revelan alta concentración de manganeso, boro y fierro.
Curvas de niveles
Oaxaca
Curvas
Uso de suelos y vegetación
Figura 2. Mapa de pH en los suelos del estado de Oaxaca.
Figure 2. Map of soil pH in the state of Oaxaca.
Nitrogen. The average values ​​of the C/N are 11.59. The
first product resulting from the decomposition of organic
matter is the ammonium (NH4+) from the decomposition
168 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 5 Núm. 1 1 de enero - 14 de febrero, 2014
Gerardo Noriega Altamirano et al.
Las causas de la acidez regional son tres: (1) precipitación
pluvial; (2) descomposición de la materia orgánica; y (3)
cosecha de cultivos. Mediante un proceso de capacitación
se realiza el compostaje in situ; incorporándose 2 t ha-1, el
material se humifica en apego a la reglamentación orgánica,
se aprovecha la actividad microbiana de dicho material y se
mezcla con 200 kg de dolomitas/ha y 100 kg de zeolitas/ha
que se aplican en cada planta en la banda de fertilización,
como enmienda para corregir acidez del suelo.
of proteins, amino acids and other compounds, where
the conditions are most of the ammonia is converted to
nitrate (NO3-) through participation of nitrifying bacteria.
It is recommended to use the bacterial inoculation as
Azotobacter growth promoting this strategy serve the
coffee of 20-30 kg/ha/year of nitrogen, in addition to
providing growth-promoting substances: indole acetic
acid, gibberellic acid, cytokinins and vitamins.
Nitrógeno. Los valores promedio de la relación C/N son de
11.59. El primer producto resultado de la descomposición
de la materia orgánica es el amonio (NH4+), proviene de
la descomposición de proteínas, aminoácidos y otros
compuestos; cuando las condiciones son favorables la
mayor parte del amonio se transforma a nitrato (NO3-)
mediante la participación de bacterias nitrificantes. Es
recomendable la inoculación de bacterias promotoras
del crecimiento como Azotobacter esta estrategia
abastece al cafeto de 20 a 30 kg/ha/año de nitrógeno,
además de aportar sustancias promotoras del crecimiento:
ácido indolacético, ácido giberélico, citoquininas y
vitaminas.
Fósforo. En suelos tropicales el fósforo es variable; en
condiciones de acumulación de materia orgánica en el
suelo (baja temperatura, alta precipitación), acidez del
suelo, escasa actividad biológica, dominan los fosfatos
orgánicos (Fassbender y Bornemisza, 1987). Los suelos
cafetaleros en la región presentan un valor medio de 17.68
mg kg, lo que califica como moderadamente bajo. Se
recomienda el uso de micorrizas, mejorando la absorción
de agua, del ión fosfato y nutrimentos como N, K, Ca,
Mg, B y Fe. Además se recomienda la incorporación de
50 kg ha de roca fosfórica, fuente mineral permitida en la
agricultura orgánica certificada, que también se mezcla
con el humus.
Conclusiones
El método Kriging facilita el proceso de interpretación
respecto al pH y materia orgánica y permite la identificación
de las necesidades de abonadura en grandes territorios, ello
ayuda a identificar los volúmenes de los insumos permitidos
en la normatividad de certificación internacional que se
aplica a la agricultura orgánica.
Phosphorus. Phosphorus in tropical soils is variable in
terms of accumulation of organic matter in the soil (low
temperature, high rainfall), soil acidity, low biological
activity; organic phosphates dominate (Fassbender and
Bornemisza, 1987). Coffee soils in the region have an
average value of 17.68 mg kg, what qualifies as moderately
low. Recommend the use of mycorrhizae, improving water
absorption of nutrients such as phosphate ion and N, K,
Ca, Mg, B and Fe also recommends the incorporation of
50 kg ha of phosphate rock, mineral source allowable in
agriculture Certified Organic, also mixed with humus.
Conclusions
The Kriging method facilitates the interpretation process on
pH and organic matter and allows the identification of the
needs of Fertilization in large territories; it helps identify
the volumes of inputs allowed in international certification
regulations that apply to organic farming.
Minerals have been identified as available for phosphate
rock producers, dolomites and zeolites, permitted inputs in
the management of mineral nutrition.
Foliar fertilization inputs in organic coffee allowed on
international standards of organic agriculture has led to
the formulation of a foliar fertilizer, whose concentration
in ppm: 4500 Mg, Fe 700, Cu 500, Zn 400, B 300, Mn 300,
Mo 50, Si 50, Ni 10 is 50, this input is energized with low
frequency Tesla energy type. Three applications per year
on coffee plantations of St. Bartholomew Loxicha, Oaxaca,
achieved a performance increase of 72%.
In the Organic Fertilizers Production Module of Chapingo
(UACH), established in San Ignacio Station has an
accreditation from CERTIMEX to a formulation of an
approved organic fertilizer for application in certified organic
Intensificación de la producción en la agricultura orgánica: caso café
Se han identificado minerales accesibles para los productores
como la roca fosfórica, dolomitas y zeolitas, insumos
permitidos en el manejo de la nutrición mineral.
La fertilización foliar en cafetales orgánicos con insumos
permitidos en la normatividad internacional de la agricultura
orgánica ha conducido a la formulación de un fertilizante
foliar, cuya concentración en ppm, es: Mg 4500, Fe 700, Cu
500, Zn 400, B 300, Mn 300, Mo 50, Si 50, Se 50 y Ni 10,
este insumo es energizado con baja frecuencia con energía
tipo Tesla. Tres aplicaciones al año en los cafetales de San
Bartolomé Loxicha, Oaxaca, logró un incremento en el
rendimiento de 72%.
En el Módulo de Producción de Abonos Orgánicos de la
Universidad Autónoma Chapingo (UACH), establecido
en el Campo San Ignacio se cuenta con una acreditación
CERTIMEX para a formulación de un fertilizante orgánico
autorizado para aplicarlo en la agricultura orgánica
certificada. De la misma manera nuestra experiencia
permite que en dicho módulo se promueva el compostaje, la
lombricultura, la producción de microorganismos eficientes
en la agricultura como una estrategia para restaurar el
recurso suelo e incrementar la productividad agrícola. Los
insumos que se elaboran son energizados mediante el campo
magnético con energía de baja frecuencia tipo Tesla.
169
agriculture. Just as our experience allows in that module
promotes composting, vermiculture, producing effective
microorganisms in agriculture as a strategy to restore the soil
resource and increase agricultural productivity. The inputs
that are produced and powered by magnetic field with low
frequency of Tesla energy type.
End of the English version
Literatura citada
Fassbender, H. y Bornemisza, E. 1987. Química de suelos con énfasis
en suelos de América Latina. Instituto Interamericano de
Cooperación para la Agricultura (IICA). San José, Costa Rica.
420 p.
Carvajal, J. F. 1984. Cafeto - cultivo y fertilización. Instituto Internacional
de la Potasa. Berna, Suiza. 254 p.
Carvajal, J. F.; Acevedo, A. and Lopéz, C. A. 1969. Nutrient uptake by
the coffee tree during a yearly cicle. Turrialba. 19(1):13-20.
Demmers, M. N. 1999. Fundamentals of geographic information systems.
2 (Ed.) Wiley. 498 p.
Malavolta, E. 1993. Sea o doutor de deu cafezal. Informacoes
Agronomicas (Brasil). 64:1-10.
Norma Oficial Mexicana NOM-021-SEMARNAT-2000 que establece
las especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación
de suelos, estudio, muestreo y análisis. Diario Oficial 31 de
diciembre, 2002. México. 85 p.
INSTRUCCIONES PARA AUTORES(AS)
La Revista Mexicana en Ciencias Agrícolas (REMEXCA),
ofrece a los investigadores(as) en ciencias agrícolas y
áreas afines, un medio para publicar los resultados de las
investigaciones. Se aceptarán escritos de investigación
teórica o experimental, en los formatos de artículo científico,
nota de investigación, ensayo y descripción de cultivares.
Cada documento será arbitrado y editado por un grupo de
expertos(as) designados por el Comité Editorial; sólo se
aceptan escritos originales e inéditos en español o inglés y
que no estén propuestos en otras revistas.
Las contribuciones a publicarse en la REMEXCA, deberán
estar escritas a doble espacio (incluidos cuadros y figuras)
y usando times new roman paso 11 en todo el manuscrito,
con márgenes de 2.5 cm en los cuatro lados. Las cuartillas
estarán numeradas en la esquina inferior derecha y numerar
los renglones iniciando con 1 en cada página. Los apartados:
resumen, introducción, materiales y métodos, resultados,
discusión, conclusiones, agradecimientos y literatura citada,
deberán escribirse en mayúsculas y negritas alineadas a la
izquierda.
Artículo científico. Escrito original e inédito que se
fundamenta en resultados de investigaciones, en los que se ha
estudiado la interacción de dos o más tratamientos en varios
experimentos, localidades y años para obtener conclusiones
válidas. Los artículos deberán tener una extensión máxima
de 20 cuartillas (incluidos cuadros y figuras) y contener los
siguientes apartados: 1) título; 2) autores(as); 3) institución
de trabajo de autores(as); 4) dirección de los autores(as) para
correspondencia y correo electrónico; 5) resumen; 6) palabras
clave; 7) introducción; 8) materiales y métodos; 9) resultados
y discusión; 10) conclusiones y 11) literatura citada.
Descripción de cultivares. Escrito hecho con la finalidad
de proporcionar a la comunidad científica, el origen y las
características de la nueva variedad, clon, híbrido, etc; con
extensión máxima de ocho cuartillas (incluidos cuadros
y figuras), contiene los apartados 1 al 6 y 11 del artículo
científico. Las descripciones de cultivares es en texto
consecutivo, con información relevante sobre la importancia
del cultivar, origen, genealogía, método de obtención,
características fenotípicas y agronómicas (condiciones
climáticas, tipo de suelo, resistencia a plagas, enfermedades
y rendimiento), características de calidad (comercial,
industrial, nutrimental, etc) y disponibilidad de la semilla.
Formato del escrito
Título. Debe aportar una idea clara y precisa del escrito,
utilizando 13 palabras como máximo; debe ir en mayúsculas
y negritas, centrado en la parte superior.
Autores(as). Incluir un máximo de seis autores, los nombres
deberán presentarse completos (nombres y dos apellidos).
Justificados inmediatamente debajo del título, sin grados
académicos y sin cargos laborales; al final de cada nombre
se colocará índices numéricos y se hará referencia a estos,
inmediatamente debajo de los autores(as); en donde, llevará
el nombre de la institución al que pertenece y domicilio
oficial de cada autor(a); incluyendo código postal, número
telefónico y correos electrónicos; e indicar el autor(a) para
correspondencia.
Resumen y abstract. Presentar una síntesis de 250 palabras
como máximo, que contenga lo siguiente: justificación,
objetivos, lugar y año en que se realizó la investigación, breve
descripción de los materiales y métodos utilizados, resultados,
y conclusiones; el texto se escribe en forma consecutiva.
Nota de investigación. Escrito que contiene resultados
preliminares y transcendentes que el autor(a) desea publicar
antes de concluir su investigación; su extensión es de ocho
cuartillas (incluidos cuadros y figuras); contiene los mismos
apartados que un artículo científico, pero los incisos 7 al 9 se
escribe en texto consecutivo; es decir, sin el título del apartado.
Palabras clave y key words. Se escriben después del
resumen y sirven para incluir al artículo científico en índices
y sistemas de información. Seleccionar tres o cuatro palabras
y no incluir palabras utilizadas en el título. Los nombres
científicos de las especies mencionadas en el resumen,
deberán colocarse como palabras clave y key words.
Ensayo. Escrito recapitulativo generado del análisis de temas
importantes y de actualidad para la comunidad científica,
en donde el autor(a) expresa su opinión y establece sus
conclusiones sobre el tema tratado; deberá tener una extensión
máxima de 20 cuartillas (incluidos cuadros y figuras). Contiene
los apartados 1 al 6, 10 y 11 del artículo científico. El desarrollo
del contenido del ensayo se trata en apartados de acuerdo al
tema, de cuya discusión se generan conclusiones.
Introducción. Su contenido debe estar relacionado con el
tema específico y el propósito de la investigación; señala el
problema e importancia de la investigación, los antecedentes
bibliográficos que fundamenten la hipótesis y los objetivos.
Materiales y métodos. Incluye la descripción del sitio
experimental, materiales, equipos, métodos, técnicas y
diseños experimentales utilizados en la investigación.
Resultados y discusión. Presentar los resultados obtenidos
en la investigación y señalar similitudes o divergencias con
aquellos reportados en otras investigaciones publicadas. En la
discusión resaltar la relación causa-efecto derivada del análisis.
Conclusiones. Redactar conclusiones derivadas de los
resultados relevantes, relacionados con los objetivos e
hipótesis del trabajo.
Literatura citada. Incluir preferentemente citas bibliográficas
recientes de artículos científicos de revistas reconocidas, no
incluir resúmenes de congresos, tesis, informes internos,
página web, etc. Todas las citas mencionadas en el texto
deberán aparecer en la literatura citada.
Observaciones generales
En el documento original, las figuras y los cuadros deberán
utilizar unidades del Sistema Internacional (SI). Además,
incluir los archivos de las figuras por separado en el programa
original donde fue creado, de tal manera que permita, de ser
necesario hacer modificaciones; en caso de incluir fotografías,
estas deben ser originales, escaneadas en alta resulución y
enviar por separado el archivo electrónico. El título de las
figuras, se escribe con mayúsculas y minúsculas, en negritas;
en gráfica de barras y pastel usar texturas de relleno claramente
contrastantes; para gráficas de líneas, usar símbolos diferentes.
El título de los cuadros, se escribe con mayúsculas y
minúsculas, en negritas; los cuadros no deben exceder de una
cuartilla, ni cerrarse con líneas verticales; sólo se aceptan tres
líneas horizontales, las cabezas de columnas van entre las
dos primeras líneas y la tercera sirve para terminar el cuadro;
además, deben numerarse en forma progresiva conforme se
citan en el texto y contener la información necesaria para que
sean fáciles de interpretar. La información contenida en los
cuadros no debe duplicarse en las figuras y viceversa, y en
ambos casos incluir comparaciones estadísticas.
Las referencias de literatura al inicio o en medio del texto,
se utiliza el apellido(s) y el año de publicación entre paréntesis; por ejemplo, Vollebregt (2010) o Whitelam y Franklin
(2012) si son dos autores(as). Si la cita es al final del texto,
colocar entre paréntesis el apellido(s) coma y el año; ejemplo:
(Vollebregt, 2010) o (Whitelam y Franklin, 2012). Si la publicación que se cita tiene más de dos autores(as), se escribe el
primer apellido del autor(a) principal, seguido la abreviatura
et al. y el año de la publicación; la forma de presentación en
el texto es: Parry et al. (2010) o al final del texto (Parry et al.,
2010). En el caso de organizaciones, colocar las abreviaturas
o iniciales; ejemplo, FAO (2012) o (FAO, 2012).
Formas de citar la literatura
Artículos en publicaciones periódicas. Las citas se deben
colocar en orden alfabético, si un autor(a) principal aparece
en varios artículos de un mismo año, se diferencia con letras
a, b, c, etc. 1) escribir completo el primer apellido con coma
y la inicial(es) de los nombres de pila con punto. Para separar
dos autores(as) se utiliza la conjunción <y> o su equivalente
en el idioma en que está escrita la obra. Cuando son más
de dos autores(as), se separan con punto y coma, entre el
penúltimo y el último autor(a) se usa la conjunción <y> o
su equivalente. Si es una organización, colocar el nombre
completo y entre paréntesis su sigla; 2) año de publicación
punto; 3) título del artículo punto; 4) país donde se edita punto,
nombre de la revista punto y 5) número de revista y volumen
entre paréntesis dos puntos, número de la página inicial y final
del artículo, separados por un guión (i. e. 8(43):763-775).
Publicaciones seriales y libros. 1) autor(es), igual que para
artículos; 2) año de publicación punto; 3) título de la obra
punto. 4) si es traducción (indicar número de edición e idioma,
nombre del traductor(a) punto; 5) nombre de la editorial punto;
6) número de la edición punto; 7) lugar donde se publicó
la obra (ciudad, estado, país) punto; 8) para folleto, serie o
colección colocar el nombre y número punto y 9) número total
de páginas (i. e. 150 p.) o páginas consultadas (i. e. 30-45 pp.).
Artículos, capítulos o resúmenes en obras colectivas
(libros, compendios, memorias, etc). 1) autor(es), igual
que para artículos; 2) año de publicación punto; 3) título
del artículo, capítulo o memoria punto; 4) expresión
latina In: 5) titulo de la obra colectiva punto; 6) editor(es),
compilador(es) o coordinador(es) de la obra colectiva
[se anotan igual que el autor(es) del artículo] punto, se
coloca entre paréntesis la abreviatura (ed. o eds.), (comp.
o comps.) o (coord. o coords.), según sea el caso punto;
7) si es traducción (igual que para publicaciones seriadas
y libros); 8) número de la edición punto; 9) nombre de la
editorial punto; 10) lugar donde se publicó (ciudad, estado,
país) punto y 11) páginas que comprende el artículo, ligadas
por un guión y colocar pp minúscula (i. e. 15-35 pp.).
Envío de los artículos a:
Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. Campo
Experimental Valle de México. INIFAP. Carretera Los
Reyes-Texcoco, km 13.5. Coatlinchán, Texcoco, Estado
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INSTRUCTIONS FOR AUTHORS
The Mexican Journal in Agricultural Sciences (REMEXCA),
offers to the investigators in agricultural sciences and
compatible areas, means to publish the results of the
investigations. Writings of theoretical and experimental
investigation will be accepted, in the formats of scientific
article, notice of investigation, essay and cultivar description.
Each document shall be arbitrated and edited by a group of
experts designated by the Publishing Committee; accepting
only original and unpublished writings in Spanish or English
and that are not offered in other journals.
The contributions to publish themselves in the REMEXCA,
must be written in double-space (including tables and
figures) and using “times new roman” size 11 in all the
manuscript, with margins in the four flanks of 2.5 cm. All
the pages must be numbered in the right inferior corner
and numbering the lines initiating with 1 in each page. The
sections: abstract, introduction, materials and methods,
results, discussion, conclusions, acknowledgments and
mentioned literature, must be in upper case and bold left
aligned.
Scientific article. Original and unpublished writing which
is based on researching results, in which the interaction of
two or more treatments in several experiments, locations
through many years to draw valid conclusions have been
studied. Articles should not exceed a maximum of 20 pages
(including tables and figures) and contain the following
sections: 1) title, 2) author(s), 3) working institution of the
author(s), 4) address of the author(s) for correspondence
and e-mail; 5) abstract; 6) key words; 7) introduction;
8) materials and methods; 9) results and discussion; 10)
conclusions and 11) cited literature.
Notice of investigation. Writing that contains
transcendental preliminary results that the author wishes to
publish before concluding its investigation; its extension of
eight pages (including tables and figures); it contains the
same sections that a scientific article, but interjections 7
to 9 are written in consecutive text; that is to say, without
the title of the section.
Essay. Generated summarized writing of the analysis of
important subjects and the present time for the scientific
community, where the author expresses its opinion and
settles down its conclusions on the treated subject; pages
must have a maximum extension of 20 (including tables and
figures). It contains sections 1 to 6, 10 and 11 of the scientific
article. The development of the content of the essay is
questioned in sections according to the topic, through this
discussion conclusions or concluding remarks should be
generated.
Cultivar description. Writing made in order to provide
the scientific community, the origin and the characteristics
of the new variety, clone, hybrid, etc; with a maximum
extensions of eight pages (including tables and figures),
contains sections 1 to 6 and 11 of the scientific article.
The descriptions of cultivars is in consecutive text, with
relevant information about the importance of cultivar, origin,
genealogy, obtaining method, agronomic and phonotypical
characteristics (climatic conditions, soil type, resistance
to pests, diseases and yield), quality characteristics
(commercial, industrial, nutritional, etc) and availability
of seed.
Writing format
Title. It should provide a clear and precise idea of the
writing, using 13 words or less, must be in capital bold
letters, centered on the top.
Authors. To include six authors or less, full names must
be submitted (name, surname and last name). Justified,
immediately underneath the title, without academic degrees
and labor positions; at the end of each name it must be
placed numerical indices and correspondence to these shall
appear, immediately below the authors; bearing, the name
of the institution to which it belongs and official address
of each author; including zip code, telephone number and
e-mails; and indicate the author for correspondence.
Abstract and resumen. Submit a summary of 250 words
or less, containing the following: justification, objectives,
location and year that the research was conducted, a brief
description of the materials and methods, results and
conclusions, the text must be written in consecutive form.
Key words and palabras clave. It was written after the
abstract which serve to include the scientific article in
indexes and information systems. Choose three or four
words and not include words used in the title. Scientific
names of species mentioned in the abstract must be register
as key words and palabras clave.
Introduction. Its content must be related to the specific
subject and the purpose of the investigation; it indicates
the issues and importance of the investigation, the
bibliographical antecedents that substantiate the
hypothesis and its objectives.
Materials and methods. It includes the description of
the experimental site, materials, equipment, methods,
techniques and experimental designs used in research.
Results and discussion. To present/display the results
obtained in the investigation and indicate similarities
or divergences with those reported in other published
investigations. In the discussion it must be emphasize the
relation cause-effect derived from the analysis.
Conclusions. Drawing conclusions from the relevant results
relating to the objectives and working hypotheses.
Cited literature. Preferably include recent citations of
scientific papers in recognized journals, do not include
conference proceedings, theses, internal reports, website,
etc. All citations mentioned in the text should appear in
the literature cited.
General observations
In the original document, the figures and the pictures must use
the units of the International System (SI). Also, include the
files of the figures separately in the original program which
was created or made in such a way that allows, if necessary
to make changes, in case of including photographs, these
should be originals, scanner in resolution high and send the
electronic file separately. The title of the figures is capitalized
and lower case, bold; in bar and pie graphs, filling using clearly
contrasting textures; for line graphs use different symbols.
The title of the tables, must be capitalized and lower case,
bold; tables should not exceed one page, or closed with
vertical lines; only three horizontal lines are accepted,
the head of columns are between the first two lines and
the third serves to complete the table; moreover, must be
numbered progressively according to the cited text and
contain the information needed to be easy to understand.
The information contained in tables may not be duplicated
in the figures and vice versa, and in both cases include
statistical comparisons.
Literature references at the beginning or middle of the text
use the surname(s) and year of publication in brackets,
for example, Vollebregt (2010) or Whitelam and Franklin
(2012) if there are two authors(as). If the reference is at
the end of the text, put in brackets the name(s) coma and
the year, eg (Vollebregt, 2010) or (Whitelam and Franklin,
2012). If the cited publication has more than two authors,
write the surname of the leading author, followed by “et
al.” and year of publication.
Literature citation
Articles in journals. Citations should be placed in
alphabetical order, if a leading author appears in several
articles of the same year, it differs with letters a, b, c, etc.1)
Write the surname complete with a comma and initial(s)
of the names with a dot. To separate two authors the “and”
conjunction is used or its equivalent in the language the work
it is written on. When more than two authors, are separated
by a dot and coma, between the penultimate and the last
author a “and” conjunction it is used or it’s equivalent. If
it is an organization, put the full name and the acronym in
brackets; 2) Year of publication dot; 3) title of the article
dot; 4) country where it was edited dot, journal name dot
and 5) journal number and volume number in parentheses
two dots, number of the first and last page of the article,
separated by a hyphen (ie 8 (43):763-775).
Serial publications and books. 1) author(s), just as for
articles; 2) year of publication dot; 3) title of the work
dot. 4) if it is translation ( indicate number of edition and
language of which it was translated and the name of the
translator dot; 5) publisher name dot; 6) number of edition
dot; 7) place where the work was published (city, state,
country) dot; 8) for pamphlet, series or collection to place
the name and number dot and 9) total number of pages (i.
e. 150 p.) or various pages (i. e. 30-45 pp.).
Articles, chapters or abstracts in collective works (books,
abstracts, reports, etc). 1) author(s), just as for articles;
2) year of publication dot; 3) title of the article, chapter
or memory dot; 4) Latin expression In two dots; 5) title
of the collective work dot; 6) publisher(s), compiler(s) or
coordinating(s) of the collective work [written just like the
author(s) of the article] dot, at the end of this, the abbreviation
is placed between parenthesis (ed. or eds.), (comp. or
comps.) or (cord. or cords.), according to is the case dot;
7) if it is a translation (just as for serial publications and
books); 8) number of the edition dot; 9) publisher name
dot; 10) place where it was published (city, state, country)
and 11) pages that includes the article, placed by a hyphen
and lowercase pp (i. e. 15-35 pp.).
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Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas
Mandato:
A través de la generación de conocimientos científicos y de innovación tecnológica agropecuaria y forestal
como respuesta a las demandas y necesidades de las cadenas agroindustriales y de los diferentes tipo de
productores, contribuir al desarrollo rural sustentable mejorando la competitividad y manteniendo la base de
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públicas y privadas asociadas al campo mexicano.
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humanos en beneficio del sector forestal, agrícola y pecuario, así como de la sociedad en general.
Retos:
Aportar tecnologías al campo para:
● Mejorar la productividad y rentabilidad
● Dar valor agregado a la producción
● Contribuir al desarrollo sostenible
Atiende a todo el país a través de:
8 Centros de Investigación Regional (CIR’S)
5 Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria (CENID’S)
38 Campos Experimentales (CE)
Dirección física:
Progreso 5, Barrio de Santa Catarina, Delegación Coyoacán, Distrito Federal, México. C. P. 04010
Para más información visite: http://www.inifap.gob.mx/otros-sitios/revistas-cientificas.htm.

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